Реферат синхронное импульсное дождевание

Обновлено: 16.05.2024

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

На правах рукописи

ХРАБРОВ Михаил Юрьевич

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА орошения

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2008

Работа выполнена в отделе мелиорации земель Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии.

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Пантелеевич

доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки и техники РФ Григоров Михаил Стефанович;

доктор технических наук, профессор Гостищев Дмитрий Петрович;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ольгаренко Геннадий Владимирович.

Защита состоится октября 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) по адресу: 127550, Москва, Б. Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова.

Автореферат разослан 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Исаева С.Д.

Малообъемные способы орошения особенно эффективны при поливах различных сельскохозяйственных культур на землях, где другие способы орошения практически неприменимы (склоновые земли, недостаточное обеспечение водными ресурсами, близкое залегание грунтовых вод), площадь таких земель в Южном Федеральном округе превышает 1 млн. га.

В то же время применение способов малообъемного орошения предполагает использование для полива практически чистой воды без механических примесей; в ряде случаев возможно зарастание внутренней полости водовыпусков водорослями и засорение коллоидными частицами. Для систем малообъемного орошения характерна высокая стоимость. Каждый из данных способов орошения обладает специфическими особенностями, обуславливающими определенные требования к природно-хозяйственным условиям и набору сельскохозяйственных культур.

Анализ проблем применения малообъемных способов орошения показал, что необходимо совершенствование способов малообъемного орошения, технологии и технических средств применительно к рельефным, гидрологическим, микроклиматическим особенностям агроландшафта. Разработка методов расчета систем, принципиальных схем, способов модернизации существующих оросительных систем и технологий выращивания сельскохозяйственных культур при малообъемных способах орошения должна осуществляться на основе модульных конструкций оросительных систем.

Гипотеза. Рабочая гипотеза состояла в том, что новая технология создания систем малообъемного орошения и усовершенствованные технические средства полива обеспечат повышение эффективности использования водных и энергетических ресурсов при создании экологически ориентированных гидромелиоративных систем.

Цель исследований заключается в разработке ресурсосберегающей технологии и технических средств малообъемного орошения, обеспечивающих эффективность орошения и экологическую безопасность оросительных систем.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

-дать анализ современного состояния проблемы создания технических средств и технологий малообъемного орошения;

- изучить закономерности распространения влаги в почве на основе натурных наблюдений, лабораторных исследований и дать теоретическое обоснование режимов орошения в зависимости от применяемых технических средств полива;

- выявить влияние различных способов малообъемного орошения на величину суммарного испарения с орошаемого поля;

- разработать технологию создания модульных систем малообъемного орошения при возделывании различных сельскохозяйственных культур;

- разработать и экспериментально апробировать режимы орошения сельскохозяйственных культур с учетом особенностей различных технологий малообъемного орошения;

- усовершенствовать технические средства систем малообъемного орошения;

- разработать типовые схемы систем малообъемного орошения, обеспечивающие достижение расчетной продуктивности сельскохозяйственных культур при соблюдении требований экологической безопасности;

- разработать рекомендации по модернизации существующих оросительных систем на основе типовых схем оросительной сети малообъемного орошения;

- оценить экономическую эффективность малообъемного орошения (на примере одного из видов малообъемного орошения).

Методика исследований: При разработке технологии и технических средств малообъемного орошения использованы методы системного подхода, системотехники, теории проектирования новой техники. При проведении полевых исследований на опытно-производственных участках использовалась методика полевого опыта (Б.А.Доспехов,1979), методика оценки качества полива дождеванием в условиях сложного рельефа (ВНИИМиТП, 1978), методические указания по математической обработке результатов полевых опытов (ВАСХНИЛ-НИИКХ, 1961).

Достоверность результатов исследований. Разработанные принципы, методы и способы базируются на фундаментальных положениях мелиоративной науки. Полученные результаты подтверждаются данными многолетних исследований в Республике Таджикистан и в Волгоградской области РФ, а также математической обработкой полученных данных.

Научная новизна работы:

- впервые дано теоретическое обоснование расчета режима орошения с учетом его влияния на величину суммарного испарения с орошаемого поля в зависимости от способа малообъемного орошения, типа почв, вида сельскохозяйственных культур;

- предложена новая технология создания модульных систем малообъемного орошения, включая расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения в соответствии с их типовыми схемами.

- разработаны новые водосберегающие и почвозащитные конструкции оросительных систем и технические средства малообъемного орошения;

- разработаны современные рекомендации по модернизации существующих оросительных систем с широкозахватными дождевальными машинами с целью их использования для малообъемного орошения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Теоретическое обоснование режимов малообъемного орошения.

2. Технология создания модульных систем малообъемного орошения.

3. Расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения склоновых земель.

4. Новые конструкции и технические средства систем малообъемного орошения для создания новых и модернизации существующих гидромелиоративных систем.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 61 печатной работе (16 по перечню ВАК), в 7 нормативно-методических документах и защищены 3 авторскими свидетельствами СССР и 23 патентами РФ, в т. ч. 6 патентов - на способы орошения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 271 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, общих выводов. В работе содержится 53 рисунка, 33 таблицы. Список использованной литературы включает 428 наименований, в том числе 56 на иностранных языках.

Автор настоящей работы сердечно благодарен за научные консультации академику РАСХН, доктору технических наук, профессору Шумакову Борису Борисовичу, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружилину Ивану Пантелеевичу, а также за ценные советы, постоянную помощь и поддержку сотрудникам ВНИИГиМ д.с-х.н. Шейнкину Григорию Юдковичу, д.т.н. Губеру Кириллу Вадимовичу, д.с-х.н. Бородычеву Виктору Владимировичу, к.с-х.н. Губину Владимиру Константиновичу, к.т.н. Канардову Владимиру Ивановичу.

Глава 1. Существующие способы и перспективы применения малообъемного орошения

В первой главе представлен анализ современного состояния технологии и технических средств капельного орошения, микродождевания, мелкодисперсного и синхронного импульсного дождевания и внутрипочвенного орошения. В результате анализа работ А.Н.Костякова, Б.Б.Шумакова, И.П.Кружилина, Б.М.Кизяева, С.Ф.Аверьянова, И.П.Айдарова, М.С.Григорова, В.И.Ольгаренко, Г.В.Ольгаренко, А.Д.Александрова, Г.Ю.Шейнкина, Л.М.Рекса, А.И.Голованова, О.Г.Грамматикати, Л.В.Кирейчевой, В.Е.Райнина, Д.П.Гостищева, К.В.Губера, В.А.Сурина, А.Ш.Джалилова, Н.Н.Дубенка, А.Д.Ахмедова, Д.П.Семаша, М.Г.Журбы, М.И.Ромащенко, В.Н.Корюненко, Н.К.Нурматова, Б.К.Рассолова, В.Ф.Носенко, В.И.Канардова, В.К.Губина, Г.В.Лебедева, Н.П.Митянина, Р.М.Муртазина, И.И.Саидова, В.М.Колядича, А.А.Федорца, I.Balogh, M.Decroix, S.Goldberg, P.Grossi, C.Gustafson и др. установлено, что существующие методы оценки выбора технических средств и схем малообъемного орошения недостаточно полно учитывают требования растений и почв к элементам оросительных систем. Разработанные отечественные технические средства не позволяют в полной мере использовать их для полива овощных, бахчевых и других культур на крупных орошаемых системах, а также на садово-огородных и приусадебных участках, что тормозит процесс внедрения их в производство.

При капельном орошении оросительную воду по системе трубопроводов подводят непосредственно к растению или группе растений и подают через микроводовыпуск в виде капель или мелких струек в одну точку расходом, обеспечивающим полное впитывание воды без образования поверхностного стока или глубинного сброса воды. В настоящее время капельное орошение широко распространено в мире и применяется на площади более 1,5 млн. гектар. Более 70 % площади капельного орошения занимают сады и виноградники, а на остальной площади возделываются овощи, ягодники, хлопчатник и др. Наиболее развит этот способ в США, Австралии, Израиле, Италии и Франции. Микродождевание применяется чаще всего для полива плодовых культур дождевальными насадками с расходом воды 16. 50 л/ч, действующими под давлением 0,1. 0,4 МПа. В зависимости от конструкции микродождевателей диаметр площади полива может изменяться от 0,8 до 4,7м. Основное преимущество микродождевания по сравнению с капельным орошением - это снижение требований к очистке поливной воды. Рабочее давление при микродождевании в 3. 4 раза меньше, чем на обычных дождевальных установках, вследствие чего экономия энергии достигает 20. 30 %. Мелкодисперсное дождевание находит применение для регулирования фитоклимата на орошаемых полях. Оно позволяет в экстремальных погодных условиях поддерживать благоприятные для произрастания сельскохозяйственных культур фитоклиматические параметры, способствующие устранению депрессии фотосинтеза и тем самым, повышению урожайности. Мелкодисперсное дождевание в жаркое время дня может быть использовано как эффективный прием борьбы с суховеями. Системы синхронного импульсного дождевания наиболее эффективны при орошении кормовых культур сплошного сева на землях с крутыми склонами и изрезанным рельефом. Отличительной особенностью таких оросительных систем является работа импульсных дождевателей в цикличном режиме и обеспечение водоподачи, равной суточной эвапотранспирации. Внутрипочвенное орошение включает подачу воды по подпочвенным увлажнителям в корнеобитаемый слой, где происходит увлажнение за счет капиллярного передвижения влаги. Внутрипочвенное орошение способствует сохранению структуры почвы, поддерживает постоянное и равномерное увлажнение почвы в течение всего вегетационного периода. Благодаря преобладанию восходящего передвижения влаги, питательные вещества не вымываются из верхних слоев почвы. Внутрипочвенный полив почти не имеет потерь на испарение с поверхности.

Глава 2. Теоретические основы малообъемного орошения

Во второй главе показаны теоретические представления о закономерностях увлажнения почвы и расчет водного баланса при применении малообъемного орошения агроландшафтов. Для разработки режимов малообъемного орошения выполнены теоретические расчеты контуров увлажнения при капельном орошении и микродождевании.

В общем случае при определении коэффициента влагопроводности используется полуэмпирическая модель С.Ф.Аверьянова (1970). Данная модель применима для расчета динамики распределения влаги в почве в тех случаях, когда увлажняется вся поверхность орошаемого массива. При расчете режима малообъемного орошения большую роль играет оценка параметров (расход воды, продолжительность полива, механический состав почвы, коэффициент фильтрации) и показателей (видимый контур увлажнения, диаметр контура увлажнения, глубина промачивания) распределения влаги, проводимый по фактическим эпюрам влажности. В первую очередь это связано с необходимостью обеспечения при поливе равномерного распределения влаги по всей площади питания растений.

Основными факторами формирования контура увлажнения (w) в почвенном профиле от точечного источника являются: q - расход водоисточника, h - глубина насыщения влагой в почве; t - время распределения влаги в почве (время полива), b - ширина контура увлажнения;

При выводе дифференциального уравнения увлажнения почвенного слоя для оценки показателей контура увлажнения исходят из уравнения неразрывности П.Я. Полубариновой-Кочиной (1977).

где: Vx, Vy, Vz - составляющие скорости фильтрации.

Определение времени движения воды в почве предлагается проводить по уравнению (И.И.Кулабухова, 1977):

где: А и В - степенные функции, зависящие от изменения размеров контура увлажнения, влажности почвы во время проведения полива и водно-физических свойств грунтов.

Поливная норма m для одиночного контура (А.Н.Костяков, 1960) определяется по зависимости:

m = 10 ⋅F⋅h⋅γ⋅(βнв -βпв), (4)

где: F- площадь увлажнения, м2; h- глубина расчетного слоя, м; γ- плотность почвы, т/м3; βнв - требуемая влажность в % НВ, βпв - исходная предполивная влажность почвы, соответствующая нижней границе оптимального увлажнения почвы, %.

М.И.Ромащенко (1995) на основе имитационного моделирования установил степенные зависимости для определения диаметра D зоны (контура) увлажнения (М.И. Ромащенко, 1995):

где d и h – диаметр и глубина зоны увлажнения, м; Q – объем водоподачи, л; , , m, k – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа почвогрунта.

Исследования формирования зоны увлажнения с точечным водовыпуском на поверхности почвы проведены на основе имитационного моделирования. В результате статистической обработки экспериментальных данных была получена расчетная зависимость для определения предельных размеров контура увлажнения D (см) при распространении влаги в различных почвах (Дополнение к пособию к СНИП 2.06.03-85, 1988). При имитационном моделировании приняты следующие исходные данные: оптимальные величины влажности почвы - 0,6. 0,7 наименьшей влагоемкости (НВ) для песков и 0,7. 0,8 НВ для суглинков и глин; расход водоисточника Q 1,7 см3/с (водоподача до 4,0. 6,0 л/ч); экспериментально установленные размеры видимого контура увлажнения на поверхности почвы d: для песков 4-6 см, для супесей 5-23 см, для суглинков 15-23 см, для глин 35-52 см.

Полученная зависимость имеет вид:

где: Q -расход водовыпуска, см3/с; d - диаметр видимого контура увлажнения на поверхности почвы, см; k - коэффициент фильтрации, см/с; α - безразмерный коэффициент, зависящий от капиллярных свойств грунта.

Учитывая сложность расчета периода увлажнения почвы по уравнению (3), предложена эмпирическая формула для расчета продолжительности t распространения влаги на заданную глубину h.

где: n -безразмерный коэффициент, зависящий от водно-физических свойств (n = 0,05 - для песчаных грунтов; n = 0,2 - для глинистых и суглинистых почв); V - объем увлажненной почвы; Q - расход водовыпуска, м3/час.

В таблице 1 приведены основные параметры диаметра контура увлажнения D в почве, определенные в лабораторных и полевых исследованиях. Параметры видимого контура увлажнения d и коэффициент α получены в результате обобщения экспериментальных данных.

Расчет поливных норм при капельном орошении проводится в зависимости от размера контура увлажнения почвы.

Таблица 1. Экспериментальные данные по определению диаметра контура увлажнения D при капельном орошении в зависимости от воднофизических свойств почвогрунтов.

Важнейшим звеном агропромышленного комплекса является мелиорация земель, призванная обеспечить устойчивость и динамичность развития сельскохозяйственного производства, снизить его зависимость от влияния стихийно изменяющихся погодных условий.

Мелиорация (от латинского слова ‹‹мелиорацио›› – улучшение) – это система организационно-хозяйственных, технических, агротехнических и других мероприятий, направленных на коренное улучшение земель. Она повышает плодородие почвы, улучшает ее водный, воздушный, тепловой и солевой режимы, регулирует микроклимат в приземном слое атмосферы, создает благоприятные условия для роста, развития растений и получения высоких урожаев, а также для лучшего использования сельскохозяйственных машин и механизмов. /4/

От обычных агротехнических приемов (вспашка, боронование и т.п.), которые проводят ежегодно, мелиорация отличается прежде всего длительным и коренным воздействием на почву; основные мелиоративные мероприятия функционируют десятки лет.

Различают следующие виды мелиораций: сельскохозяйственные (обеспечивают повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий и их расширение за счет освоения болот, заболоченных земель, сухих степей и пустынь), лесные (улучшение условий для роста деревьев и использования лесов), санитарные (борьба с малярией, оздоровление территорий), зооомелиорация и др. Основой же всех видов мелиораций является гидротехническая, или гидромелиорация. Она направлена на регулирование водного режима почв с помощью орошения, обводнения и осушения. Поэтому различают осушительную, оросительную и обводнительную мелиорации. /4/

Для подготовки земли к сельскохозяйственному использованию применяют культуртехнические мероприятия, которые включают очистку земель от кустарника, выравнивание поверхности земли. Культуртехнические мероприятия, как правило, сопутствуют осушительной мелиорации, но могут проводится и на землях нормального увлажнения. Осушение в сочетании с культуртехникой является основным средством мелкоконтурности угодий и создания крупных полей, удобных для механизации сельскохозяйственных

Вслед за осушением и культуртехникой проводят комплекс работ по окультуриванию почвы, включающий известкование кислых почв, улучшение их водно – физических свойств, внесение удобрений, вспашку и разделку пласта.

При орошении во избежании засоления почв устраивают дренаж, вносят в них для нейтрализации вредных солей специальные химические вещества –химмелиоранты (гипс, железный купорос и др.), проводят промывку водой, применяют электромелиорацию. Известкование, гипсование почв, промывку с использованием химмелиорантов называют химическими мелиорациями.

При орошении и осушении земель в целях уменьшения отрицательного проявления волной и ветровой эрозии (смыв почвы водой и снос ее ветром) проводят посадку лесных полос по границам полей и вдоль каналов для гашения скорости ветра, устраивают пруды для задержания стекающих вод, укрепляют русла рек и каналов. Все эти мероприятия входят в состав агролесомелиорации.

В состав сельскохозяйственных мелиорации входят также строительство внутрихозяйственных и полевых дорог, необходимых для интенсивного использования мелиорированных земель, cооружение водохранилищ для регулирования речного стока.

Для предотвращения неблагоприятных воздействий мелиорации на природу применяют природоохранные мероприятия (водопои и переходы через каналы для диких животных, сохранение отдельных лесных массивов и деревьев и т.п.).

Отсюда становится ясным, что сельскохозяйственные мелиорации комплексные. При проведении мелиораций следует учитывать интересы многих отраслей экономики: сельского, лесного и рыбного хозяйств, речного флота и энергетики, коммунального хозяйства, здравоохранения и т.д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОЖДЕВАНИЯ

В зависимости от характера введения воды в почву разделяют пять способов полива: поверхностное, дождевание, внутрипочвенное, капельное, аэрозольное.

Дождевание – способ полива, при котором оросительная вода под напором выбрасывается дождевальным аппаратом в воздух, дробится на капли и падает на растения и почву в виде дождя. Орошение сельскохозяйственных культур проводят различными дождевальными установками, агрегатами и машинами.

Дождевальные агрегаты – это дождевальные машины, снабженные насосно-силовым оборудованием для забора воды из каналов (трубопровода), создания нужного напора и подачи ее в дождевальные насадки (аппараты).

Преимущества и недостатки дождевания

Дождевание – наиболее совершенный и перспективный способ полива. Оно имеет следующие преимущества по сравнению с поверхностным орошением: полная механизация работ; поливная норма регулируется более точно и в широких пределах (от 30…50 до 300…800 м³/га и более), что позволяет создать вводно-воздушный режим почвы, близкий к оптимальному, и регулировать глубину промачивания почвы; можно поливать участки с большими уклонами и со сложным микрорельефом. Забор воды возможен из каналов, идущих в выемке, а также из закрытой сети; исключаются работы по поделке поливных борозд, валиков, выводных борозд, улучшаются условия механизации посева, посадки, обработки и уборки сельскохозяйственных культур; улучшаются микроклимат и развитие корневой системы, активизируются процессы ассимиляции, повышаются плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур. Запланированный урожай можно получить при меньших затратах воды, чем при поверхностном орошении; можно одновременно с орошением вносить в почву удобрения. /4/

В предгорных районах для дождевания возможно использование естественного напора. Дождевание наиболее широко применяют на безуклонных и малоуклонных участках с почвами средней и высокой водопроницаемости для полива овощных, технических, зерновых культур, садов, питомников, в зоне недостаточного увлажнения, где орошение только дополняет естественные осадки в засушливые годы. Орошение дождеванием незаменимо на участках со сложным рельефом, с близким залеганием грунтовых вод, со слабозасоленными и просадочными почвогрунтами.

Недостатки дождевания: высокие затраты металла на изготовление дождевальных машин, труб и аппаратуры; ненадежная работа техники; большая энергоемкость процесса дождевания; неравномерность полива при ветре; невозможность глубокого промачивания тяжелых почв при высокой интенсивности дождя без образования луж и поверхностного стока; нецелесообразность использования на тяжелых почвах в условиях сухого и жаркого климата. В отдельных случаях полив дождеванием может приводить к разрушению почв (при обильном поливе и при нарезке борозд со значительным продольным уклоном). /4 /

Импульсное дождевание

Синхронное импульсное дождевание – одно из новых, прогрессивных технологических направлений в дождевании для получения максимального рассредоточения поливного тока. Отличительная особенность этого способа –подача воды на орошаемый участок в полном соответствии с водопотреблением сельскохозяйственных культур на протяжении всего периода вегетации. Это достигается за счет максимального рассредоточения поливного тока по системе и значительного радиуса действия дождевателей (30 м и более) при небольших подводимых расходах (до 0.1 м/с). /4/

Импульсные аппараты работают одновременно на всей площади в режиме непрерывночередующихся пауз накопления в гидропневмоаккумуляторах и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха. Для обеспечения подачи воды, равной водопотреблению сельскохозяйственных растений, продолжительность пауз накоплений может быть в 50…200 раз больше периодов выплеска воды. Средняя интенсивность дождя при этом составляет 0.01…0.01 мм/мин.

Синхронное импульсное дождевание имеет ряд преимуществ, обеспечивающих значительный агрофизиологический и организационно-хозяйственный эффекты, заключающиеся в обеспечении длительного направленного воздействия искусственного дождя на условия роста и развития растения и внешнюю среду; создания почти полностью контролируемых условий роста растений, исключающих отрицательное воздействие погодных факторов на их рост и развитие; поддержании влажности активного слоя почвы и приземного воздуха на оптимальном уровне без резких колебаний, свойственных обычным периодическим поливам; снижение капитальных затрат на строительство сети; исключении водооборота, что упрощает водопользование на системе, снижает затраты труда.

Оросительная сеть при импульсном дождевании состоит из насосной станции, распределительных труб и поливных импульсных дождевателей, средств управления и при необходимости подкормщика. /4/

Исследование современного состояния проблемы создания технических средств и технологий малообъемного орошения. Разработка рекомендаций по модернизации существующих оросительных систем на основе типовых схем оросительной сети малообъемного орошения.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 13.02.2018
Размер файла 4,2 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА орошения

А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

ХРАБРОВ Михаил Юрьевич

Москва 2008

Работа выполнена в отделе мелиорации земель Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии.

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Пантелеевич

доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки и техники РФ Григоров Михаил Стефанович;

доктор технических наук, профессор Гостищев Дмитрий Петрович;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ольгаренко Геннадий Владимирович.

Защита состоится октября 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) по адресу: 127550, Москва, Б. Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова.

Автореферат разослан 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Исаева С.Д.

Малообъемные способы орошения особенно эффективны при поливах различных сельскохозяйственных культур на землях, где другие способы орошения практически неприменимы (склоновые земли, недостаточное обеспечение водными ресурсами, близкое залегание грунтовых вод), площадь таких земель в Южном Федеральном округе превышает 1 млн. га.

В то же время применение способов малообъемного орошения предполагает использование для полива практически чистой воды без механических примесей; в ряде случаев возможно зарастание внутренней полости водовыпусков водорослями и засорение коллоидными частицами. Для систем малообъемного орошения характерна высокая стоимость. Каждый из данных способов орошения обладает специфическими особенностями, обуславливающими определенные требования к природно-хозяйственным условиям и набору сельскохозяйственных культур.

Анализ проблем применения малообъемных способов орошения показал, что необходимо совершенствование способов малообъемного орошения, технологии и технических средств применительно к рельефным, гидрологическим, микроклиматическим особенностям агроландшафта. Разработка методов расчета систем, принципиальных схем, способов модернизации существующих оросительных систем и технологий выращивания сельскохозяйственных культур при малообъемных способах орошения должна осуществляться на основе модульных конструкций оросительных систем.

Гипотеза. Рабочая гипотеза состояла в том, что новая технология создания систем малообъемного орошения и усовершенствованные технические средства полива обеспечат повышение эффективности использования водных и энергетических ресурсов при создании экологически ориентированных гидромелиоративных систем.

Цель исследований заключается в разработке ресурсосберегающей технологии и технических средств малообъемного орошения, обеспечивающих эффективность орошения и экологическую безопасность оросительных систем.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

-дать анализ современного состояния проблемы создания технических средств и технологий малообъемного орошения;

- изучить закономерности распространения влаги в почве на основе натурных наблюдений, лабораторных исследований и дать теоретическое обоснование режимов орошения в зависимости от применяемых технических средств полива;

- выявить влияние различных способов малообъемного орошения на величину суммарного испарения с орошаемого поля;

- разработать технологию создания модульных систем малообъемного орошения при возделывании различных сельскохозяйственных культур;

- разработать и экспериментально апробировать режимы орошения сельскохозяйственных культур с учетом особенностей различных технологий малообъемного орошения;

- усовершенствовать технические средства систем малообъемного орошения;

- разработать типовые схемы систем малообъемного орошения, обеспечивающие достижение расчетной продуктивности сельскохозяйственных культур при соблюдении требований экологической безопасности; орошение технический оросительный система

- разработать рекомендации по модернизации существующих оросительных систем на основе типовых схем оросительной сети малообъемного орошения;

- оценить экономическую эффективность малообъемного орошения (на примере одного из видов малообъемного орошения).

Методика исследований: При разработке технологии и технических средств малообъемного орошения использованы методы системного подхода, системотехники, теории проектирования новой техники. При проведении полевых исследований на опытно-производственных участках использовалась методика полевого опыта (Б.А.Доспехов,1979), методика оценки качества полива дождеванием в условиях сложного рельефа (ВНИИМиТП, 1978), методические указания по математической обработке результатов полевых опытов (ВАСХНИЛ-НИИКХ, 1961).

Достоверность результатов исследований. Разработанные принципы, методы и способы базируются на фундаментальных положениях мелиоративной науки. Полученные результаты подтверждаются данными многолетних исследований в Республике Таджикистан и в Волгоградской области РФ, а также математической обработкой полученных данных.

Научная новизна работы:

- впервые дано теоретическое обоснование расчета режима орошения с учетом его влияния на величину суммарного испарения с орошаемого поля в зависимости от способа малообъемного орошения, типа почв, вида сельскохозяйственных культур;

- предложена новая технология создания модульных систем малообъемного орошения, включая расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения в соответствии с их типовыми схемами.

- разработаны новые водосберегающие и почвозащитные конструкции оросительных систем и технические средства малообъемного орошения;

- разработаны современные рекомендации по модернизации существующих оросительных систем с широкозахватными дождевальными машинами с целью их использования для малообъемного орошения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Теоретическое обоснование режимов малообъемного орошения.

2. Технология создания модульных систем малообъемного орошения.

3. Расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения склоновых земель.

4. Новые конструкции и технические средства систем малообъемного орошения для создания новых и модернизации существующих гидромелиоративных систем.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 61 печатной работе (16 по перечню ВАК), в 7 нормативно-методических документах и защищены 3 авторскими свидетельствами СССР и 23 патентами РФ, в т. ч. 6 патентов - на способы орошения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 271 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, общих выводов. В работе содержится 53 рисунка, 33 таблицы. Список использованной литературы включает 428 наименований, в том числе 56 на иностранных языках.

Автор настоящей работы сердечно благодарен за научные консультации академику РАСХН, доктору технических наук, профессору Шумакову Борису Борисовичу, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружилину Ивану Пантелеевичу, а также за ценные советы, постоянную помощь и поддержку сотрудникам ВНИИГиМ д.с-х.н. Шейнкину Григорию Юдковичу, д.т.н. Губеру Кириллу Вадимовичу, д.с-х.н. Бородычеву Виктору Владимировичу, к.с-х.н. Губину Владимиру Константиновичу, к.т.н. Канардову Владимиру Ивановичу.

Глава 1. Существующие способы и перспективы применения малообъемного орошения

В первой главе представлен анализ современного состояния технологии и технических средств капельного орошения, микродождевания, мелкодисперсного и синхронного импульсного дождевания и внутрипочвенного орошения. В результате анализа работ А.Н.Костякова, Б.Б.Шумакова, И.П.Кружилина, Б.М.Кизяева, С.Ф.Аверьянова, И.П.Айдарова, М.С.Григорова, В.И.Ольгаренко, Г.В.Ольгаренко, А.Д.Александрова, Г.Ю.Шейнкина, Л.М.Рекса, А.И.Голованова, О.Г.Грамматикати, Л.В.Кирейчевой, В.Е.Райнина, Д.П.Гостищева, К.В.Губера, В.А.Сурина, А.Ш.Джалилова, Н.Н.Дубенка, А.Д.Ахмедова, Д.П.Семаша, М.Г.Журбы, М.И.Ромащенко, В.Н.Корюненко, Н.К.Нурматова, Б.К.Рассолова, В.Ф.Носенко, В.И.Канардова, В.К.Губина, Г.В.Лебедева, Н.П.Митянина, Р.М.Муртазина, И.И.Саидова, В.М.Колядича, А.А.Федорца, I.Balogh, M.Decroix, S.Goldberg, P.Grossi, C.Gustafson и др. установлено, что существующие методы оценки выбора технических средств и схем малообъемного орошения недостаточно полно учитывают требования растений и почв к элементам оросительных систем. Разработанные отечественные технические средства не позволяют в полной мере использовать их для полива овощных, бахчевых и других культур на крупных орошаемых системах, а также на садово-огородных и приусадебных участках, что тормозит процесс внедрения их в производство.

При капельном орошении оросительную воду по системе трубопроводов подводят непосредственно к растению или группе растений и подают через микроводовыпуск в виде капель или мелких струек в одну точку расходом, обеспечивающим полное впитывание воды без образования поверхностного стока или глубинного сброса воды. В настоящее время капельное орошение широко распространено в мире и применяется на площади более 1,5 млн. гектар. Более 70 % площади капельного орошения занимают сады и виноградники, а на остальной площади возделываются овощи, ягодники, хлопчатник и др. Наиболее развит этот способ в США, Австралии, Израиле, Италии и Франции. Микродождевание применяется чаще всего для полива плодовых культур дождевальными насадками с расходом воды 16. 50 л/ч, действующими под давлением 0,1. 0,4 МПа. В зависимости от конструкции микродождевателей диаметр площади полива может изменяться от 0,8 до 4,7м. Основное преимущество микродождевания по сравнению с капельным орошением - это снижение требований к очистке поливной воды. Рабочее давление при микродождевании в 3. 4 раза меньше, чем на обычных дождевальных установках, вследствие чего экономия энергии достигает 20. 30 %. Мелкодисперсное дождевание находит применение для регулирования фитоклимата на орошаемых полях. Оно позволяет в экстремальных погодных условиях поддерживать благоприятные для произрастания сельскохозяйственных культур фитоклиматические параметры, способствующие устранению депрессии фотосинтеза и тем самым, повышению урожайности. Мелкодисперсное дождевание в жаркое время дня может быть использовано как эффективный прием борьбы с суховеями. Системы синхронного импульсного дождевания наиболее эффективны при орошении кормовых культур сплошного сева на землях с крутыми склонами и изрезанным рельефом. Отличительной особенностью таких оросительных систем является работа импульсных дождевателей в цикличном режиме и обеспечение водоподачи, равной суточной эвапотранспирации. Внутрипочвенное орошение включает подачу воды по подпочвенным увлажнителям в корнеобитаемый слой, где происходит увлажнение за счет капиллярного передвижения влаги. Внутрипочвенное орошение способствует сохранению структуры почвы, поддерживает постоянное и равномерное увлажнение почвы в течение всего вегетационного периода. Благодаря преобладанию восходящего передвижения влаги, питательные вещества не вымываются из верхних слоев почвы. Внутрипочвенный полив почти не имеет потерь на испарение с поверхности.

Глава 2. Теоретические основы малообъемного орошения

Во второй главе показаны теоретические представления о закономерностях увлажнения почвы и расчет водного баланса при применении малообъемного орошения агроландшафтов. Для разработки режимов малообъемного орошения выполнены теоретические расчеты контуров увлажнения при капельном орошении и микродождевании.

В общем случае при определении коэффициента влагопроводности используется полуэмпирическая модель С.Ф.Аверьянова (1970). Данная модель применима для расчета динамики распределения влаги в почве в тех случаях, когда увлажняется вся поверхность орошаемого массива. При расчете режима малообъемного орошения большую роль играет оценка параметров (расход воды, продолжительность полива, механический состав почвы, коэффициент фильтрации) и показателей (видимый контур увлажнения, диаметр контура увлажнения, глубина промачивания) распределения влаги, проводимый по фактическим эпюрам влажности. В первую очередь это связано с необходимостью обеспечения при поливе равномерного распределения влаги по всей площади питания растений.

Основными факторами формирования контура увлажнения (w) в почвенном профиле от точечного источника являются: q - расход водоисточника, h - глубина насыщения влагой в почве; t - время распределения влаги в почве (время полива), b - ширина контура увлажнения;

w = f (q,h,t,b). (1)

При выводе дифференциального уравнения увлажнения почвенного слоя для оценки показателей контура увлажнения исходят из уравнения неразрывности П.Я. Полубариновой-Кочиной (1977).



Доставка сельхозтехники и запасных частей, оросительных систем, насосов во все города России (быстрой почтой и транспортными компаниями), так же через дилерскую сеть: Москва, Владимир, Санкт-Петербург, Саранск, Калуга, Белгород, Брянск, Орел, Курск, Тамбов, Новосибирск, Челябинск, Томск, Омск, Екатеринбург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Уфа, Казань, Самара, Пермь, Хабаровск, Волгоград, Иркутск, Красноярск, Новокузнецк, Липецк, Башкирия, Ставрополь, Воронеж, Тюмень, Саратов, Уфа, Татарстан, Оренбург, Краснодар, Кемерово, Тольятти, Рязань, Ижевск, Пенза, Ульяновск, Набережные Челны, Ярославль, Астрахань, Барнаул, Владивосток, Грозный (Чечня), Тула, Крым, Севастополь, Симферополь, в страны СНГ:Киргизия, Казахстан, Узбекистан, Киргизстан, Туркменистан, Ташкент, Азербайджан, Таджикистан.


Главная > Статьи > Обоснование применения ксид-10 на горных склонах Кабардино-Балкарии при орошении садов

УДК 631.674.5:631.1
Б.А.Васильев, канд.техн.наук;
С.П.Ильин, канд.техн.наук;
П.Г.Лучков, д-р с.-х.наук;
Л.М.Хажметов, инж.

Более 30 % территории Кабардино-Балкарской АССР составляют гор­ные массивы и холмистая местность. Часть этой территории пригодна для сельскохозяйственного освоения, в основном для дальнейшего развития садоводства и виноградарства. В настоящее время в респуб­лике освоено под садоводство свыше 4,5 тыс.га горных склонов. В перспективе намечается дополнительно освоить 10,5. 11,5 тыс.га склоновых земель, в том числе в предгорной зоне - 8. 9 тыс.га и в горной зоне под террасное садоводство - более 2,5 тыс.га.
Наряду с интенсивным освоением склоновых земель, требующим сравнительно больших капитальных вложений, ставится задача получе­ния проектного и стабильного урожая сельскохозяйственной продукции. Поэтому наряду с использованием высокой агротехники в рассматрива­емых природно-климатических условиях необходимо применять орошение.
Орошение в КБР проводится на площади 115 тыс. га; из них 52 % составляют площади с инженерной сетью и на 48 % прово­дится поверхностный долив. На землях с инженерной сетью использу­ются дождевальные машины типа «Фрегат", ДДН-70, ДДА-100МА. Всего в хозяйствах республики имеется свыше 795 единиц различных дожде­вальных машин и установок. Применимость их для орошения склоновых земель приведена в табл.1.

Таблица 1.
Применимость дождевальных машин и установок для орошения склоновых земель в хозяйствах Кабардино-Балкарской АССР.

Средняя интен­сивность дождя, мм/мин



Список использованной литературы

  1. Лучков П.Г. Освоение горных склонов. Нальчик, 1970.
  2. Еосенко В.Ф. Орошение в горных условиях. М., Колос, I98I.
  3. Рабинович А.Я. Совершенствование техники и технологии полива в условиях предгорья. - Науч.тр./КАЗНИИХ Ташкент, 1980.
  4. Быков М.Д. Перспективнне способы орошения для интенсивных садов Украины. - В кн.: Технология орошения интенсивных садов. Мичуринск, 1981.
  5. Штела Б.Г. Технический процесс в мелиорации. М., Колос, 1983,

Читайте также: