Гидротехнические сельскохозяйственные мелиорации. 2-е издание. Учебное пособие

Дубенок Н.Н., Шумакова К.Б.

Возрастное ограничение: 0+ Жанр: Наука Издательство: Проспект Дата размещения: 10.08.2016 ISBN: 9785392213726 Язык: Объем текста: 229 стр. Формат: epub

Оглавление

Введение

Раздел I. Орошение. Глава I. Оросительные системы и условия их применения

Глава II. Орошение сельскохозяйственных культур с забором воды из реки

Глава III. Орошение сельскохозяйственных культур водой местного стока

Глава IV. Орошение сельскохозяйственных культур дождеванием

Глава V. Лиманное орошение

Глава VI. Удобрительное орошение сточными водами

Глава VII. Предупреждение вторичного засоления и промывка засоленных. Земель

Глава VIII. Борьба с водной эрозией почвы

Раздел II. Осушение. Глава IX. Осушительные системы и условия их применения

Глава X. Проектирование осушительно-оросительной системы

Глава XI. Проектирование закрытой осушительно-увлажнительной системы

Глава XII. Технико-экономическое обоснование строительства. Осушительной системы двустороннего действия

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

Глава IV.
ОРОШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ДОЖДЕВАНИЕМ

Основным способом орошения сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне России является дождевание. При этом способе полива оросительная вода с помощью разбрызгивающих аппаратов или дождевальных машин выбрасывается в воздух и увлажняет растения и почву в виде искусственного дождя. Для орошения дождеванием применяют различную поливную технику, то есть технические средства (машины, механизмы) при проведении полива.

Дождевальные машины и установки по дальности полета струи делят на коротко-, средне- и дальнеструйные, по принципу работы — на позиционные и работающие в движении.

Для агрономов очень важно знать и уметь организовать полив дождеванием на поле, для чего необходимо правильно рассчитать технику полива (расстояние между гидрантами, поливными трубопроводами, время стоянки на одной позиции и др.).

1. Дальнеструйные дождевальные машины ДДН-70, ДДН-100

Это компактные высокоманевренные машины. Состоят из дальнеструйного аппарата, повышающего редуктора, центробежного насоса с всасывающей линией, механизмом вращения и гидроподкормщика. Все узлы дождевателя смонтированы на специальной раме, навешиваемой на трактор ДТ-75, Т-150К. Дождеватель работает позиционно с забором воды из гидрантов стационарной оросительной сети или от передвижных трубопроводов, а также из открытых оросителей. Дождевальные машины ДДН-70, ДДН-100 предназначены для полива овощных, кормовых, технических культур, садов и лесопитомников.

Средний радиус действия без перекрытия: для ДДН-70–70 м, ДДН-100–75–85 м (в зависимости от марки трактора).

Расход воды: ДДН-70–70 л/с, ДДН-100–85–115 л/с.

1.1. Исходные данные для проектирования оросительной сети

В совхозе «Вороново», расположенном в Подольском районе Московской области, требуется запроектировать оросительную сеть и рассчитать полив дождеванием с помощью ДДН-70 (приложение 6). Для орошения выделен участок площадью 240 га брутто. На участке предполагается освоить 6-польный кормовой севооборот. Участок расположен на дерново-подзолистых почвах. Источником орошения служит р. Ретунья. Средняя поливная норма m = 300 м3/га, потери воды в атмосфере составляют 10% поливной нормы нетто. Длительность полива одного поля — двое суток, полив ведется 16 часов в сутки. Поливной период культур севооборота — 12 суток. Расход воды ДДН-70 QM = 65 л/с, напор на гидранте hг = 5 м, ширина поля севооборота кратна 500 м, длина поля принимается в пределах 600–1000 м, коэффициент использования рабочего времени ηв = 0,8, КПД оросительной сети η = 0,95, к. з.и. = 0,98. Вода на полив подается насосной станцией (приложение 6).

1.2. Схема проектируемой оросительной сети

Дождевальная машина ДДН-70 работает от закрытой оросительной сети (рис. 28). Насосная станция забирает воду из р. Ретунья и подает ее в главный трубопровод (ГТ), который транспортирует ее на орошаемый участок. В поперечном направлении к главному запроектированы два распределительных трубопровода РТ-1 и РТ-2 на расстоянии 800 м один от другого. Они распределяют воду между поливными трубопроводами (ПТ) с гидрантами, расположенными через 100 м один от другого. Гидранты на соседних трубопроводах (ПТ) расположены в шахматном порядке для лучшего перекрытия поливных струй. На каждом поливном трубопроводе работает только одна дождевальная машина.

1.3. Расчет полива дождеванием

Интенсивность дождя I (мм/мин) находят по формуле:

(51)

где: QM — расход дождевальной машины, л/с;

ωп — площадь полива с одной позиции, м3/ га;

ηп — коэффициент, учитывающий условия полива площади на одной стоянке.

Продолжительность стоянки Тст (мин) дождевальной машины на одной позиции находят по зависимости:

(52)

где: mб — поливная норма брутто, м3/га.

Рис. 28. Расположение полей и оросительной сети полива ДДН-70:
1 — водозабор; 2 — распределительный трубопровод (РТ); 3 — главный трубопровод (ГТ); 4 — водоисточник; 5 — водовыпускной колодец; 6 — поливной трубопровод с гидрантами; 7 — граница поля; 8 — дорога; 9 — лесная полоса; 10 — ДДН-70

С учетом формул (51) и (52) продолжительность стоянки дождевальной машины на одной позиции равна:

(53)

Расход, необходимый для полива дождеванием заданной площади, определяют по формуле:

(54)

где: ωуч.н — площадь орошаемого участка нетто, га;

Тсут — продолжительность работы дождевальной машины в течение суток, ч;

Т — межполивной период, сут;

ηв — коэффициент использования рабочего времени машины.

Для определения числа дождевальных машин nм, одновременно работающих на поливе, по формуле (40) необходимо знать сезонную площадь орошения ωсез (га):

ωсез = ωсут ηсезТ,

(55)

где: ηсез — коэффициент использования рабочего времени в течение сезона;

Т — межполивной период, сут.

Для овощного и кормового севооборотов Т = 10–12 сут; для полевого Т = 12–18 сут; ωсут — площадь полива одной машиной за сутки, га.

(56)

где: ηсут — коэффициент использования времени в течение суток.

Пример. Провести расчет полива дождеванием машиной ДДН-70.

Дано: ωуч.б = 240 га; к. з.и. = 0,98; число полей n = 6; коэффициент, учитывающий условия полива с одной стоянки, ηп = 0,94; mн = 300 м3/ га; mб = 330 м3/га; площадь полива с одной стоянки ωп = 1 га; Т = 12 сут; Тсут = 18 ч; ηсут = ηсез = 0,8; Q = 65 л/с.

Площадь участка нетто равна ωуч.н = ωуч.б · к. з.и. = 240 · 0,98 = 235 га.

Площадь одного поля севооборота

Ширину поля принимаем В = 500 м, тогда длина поля будет равна:

Интенсивность дождя, создаваемого дождевальной машиной, определяем по формуле (51):

Время стоянки на одной позиции вычисляем по формуле (52):

Проверка по формуле (53) показала тот же результат:

Расход воды, необходимый для полива 235 га, определяем по формуле (54):

Площадь полива одной машиной за сутки вычисляем по формуле (56):

Площадь полива одной машиной за сезон определяем по формуле (55):

ωсез = 10,2 · 12 · 0,8 = 98 га.

Зная ωуч.н и ωсез, можно определить по формуле (40) потребное число машин для одновременного полива сельскохозяйственных культур на данной площади:

Принимаем три машины.

Фактическая площадь ωф полива одной машиной за сезон составит:

1.4. Расчетные расходы оросительной сети

Расчетные расходы оросительной сети устанавливаем по ее элементам. Расход поливного трубопровода определяем при условии, что на нем работает одна машина ДДН-70.

Расход распределительного трубопровода определяем при условии, что от него получают воду одновременно три машины (см. рис. 28):

Qр.т = nмQп.т = 3 · 70 = 210 л/с.

Расходы магистрального и распределительного трубопроводов одинаковые, то есть Qm.т = 210 л/с.

Об эффективности орошения сельскохозяйственных культур дождеванием судят по сроку окупаемости капитальных вложений и расходам на эксплуатацию. Если капитальные вложения окупаются в течение 10 лет, мероприятие считается экономически эффективным. Строительные затраты определяют по нормативам удельных капитальных вложений в водохозяйственное строительство и по данным Росгипроводхоза (см. гл. III).

2. Шланговый дождеватель ДШ-10 с перемещающимися дождевальными аппаратами

Шланговый дождеватель с перемещающимися по полю дождевальными аппаратами (ДШ-10) представляет собой автоматизированный поливной агрегат, который может применяться во всех зонах орошаемого земледелия для полива овощных, кормовых и технических культур, а также для внесения с оросительной водой растворимых минеральных удобрений.

Агрегат смонтирован на двухколесном прицепе и состоит из барабанов, на которые намотаны шланги (гибкие полиэтиленовые трубопроводы), гидропривода (для вращения барабана) и среднеструйных дождевальных аппаратов, перемещающихся на тележках.

Орошение с помощью шлангового дождевателя ДШ-10 производится в движении. Вода к дождевателю подается от гидрантов через соединительные трубопроводы. Установка шлангового дождевателя производится оператором при помощи трактора T-20.

Технологическая схема работы дождевателя ДШ-10 приведена на рис. 29.

Шланг со стороны дождевального аппарата сматывают с катушки и укладывают на полосе полива. После раскладки шланга открывают гидрант, и начинается автоматический полив.

Гидропривод с заданной скоростью вращает барабан, при этом шланг с дождевальным аппаратом подтягивается к барабану и наматывается на него. В конце полива, когда дождевальный аппарат вплотную подходит к барабану, подача воды автоматически прекращается. По окончании полива шланг полностью наматывается на барабан, дождеватель отключается от гидранта и перевозится на новую полосу полива. Скорость перемещения дождевального аппарата зависит от заданной нормы полива.

2.1. Пример расчета

I. Заданная поливная норма m = 600 м3/га. При ширине поливной полосы 50 м и перемещении аппарата на 1 м площадь полива составит:

ω = lb, м2,

(57)

ω = 1 · 50 = 50 м2.

На эту площадь в 50 м2 будет подан следующий объем воды:

(58)

При расходе одного дождевального аппарата Q = 8,9 л/с (расход двух аппаратов равен 17,8 л/с) продолжительность работы дождевального аппарата на 1 м длины гона составит:

(59)

где W — объем воды, вылитый на площадь в 50 м2, л;

Q — расход воды одного дождевального аппарата, л/с.

Pис. 29. Схема оросительной системы с дождевателями ДШ-10:
1 — гидрант; 2 — соединительный трубопровод; 3 — самонаматывающая катушка; 4 — гибкий трубопровод; 5 — дождевальный аппарат

Скорость движения дождевального аппарата по полю составит V = 0,178 м/мин или 17,8 cм/мин.

(60)

где: l — длина гона, м;

t — продолжительность работы аппарата, мин.

Общее время автоматической работы дождевального аппарата на полосе полива длиной 250 м составит:

То = t · l, мин,

(61)

где: t — продолжительность работы дождевального аппарата на 1 м джины, мин;

l — длина поливной полосы, м.

То = 5,6 · 250 = 1400 мин или 23,3 ч.

II. Заданная поливная норма m = 300 м3/га.

ω = l · b, м2

ω = I · 50 = 50 м2.

Объем воды, вылитый на площадь ω = 50 м2, равен:

Продолжительность работы дождевального аппарата на 1 м длины гона составит:

Скорость движения дождевального аппарата по полю составит:

Общее время автоматической работы дождевального аппарата на полосе полива длиной 250 м составит:

Т0 = t · l, мин,

Т0 = 2,8 · 250 = 700 мин = 11,6 ч.

ДШ-10 имеет два дождевальных аппарата, которые захватывают полосу длиной 500 м и шириной 50 м. Значит, за 11,6 часа шланговый дождеватель при m = 300 м3/га орошает площадь 2,5 га.

Из приведенных примеров видно, что продолжительность полива сокращается прямо пропорционально уменьшению поливной нормы, а скорость движения аппарата обратно пропорционально увеличивается.

На основе расчетов строим номограмму, по которой определяем параметры работы дождевателя (рис. 30).

Рис. 30. Номограмма для определения параметров работы шлангового дождевателя

Пример. Определить необходимое количество шланговых дождевателей ДШ-10 для орошения 250 га культурных пастбищ.

Дано: ωуч = 250 га; mб = 300 м3/га. Время работы дождевальной машины в течение суток Т = 16 ч. Межполивной период Т = 12 суток, βсут = βсез. = 0,9 — суточный и сезонный коэффициенты использования времени машиной. Расход дождевальной машиной Q = 17,8 л/с.

Определяем суточную производительность ДШ-10.

(62)

Сезонную площадь полива ДШ-10 определяем по формуле:

ωсез = ωсут · βсез · Т, га,

(63)

ωсез = 3 · 0,9 · 12 = 32,4 га.

Необходимое количество ДШ-10 для орошения всего участка определяем по формуле:

(64)

Принимаем 10 шланговых дождевателей.

Пример. Определить время автоматической работы (рабочую скорость) ДШ-10 на полосе полива длиною 250 м при mб = 390 м3/га.

По номограмме (рис. 30) находим размер поливной нормы 390 м3/ га и опускаем перпендикуляр на прямую линию. Находим Т = 15,5 ч. V = 26,70 см/мин.

Движение аппарата по полю осуществляется за счет наматывания шланга на катушку. Намотка производится в два или три ряда. При поливе дождеванием большое количество энергии тратится на преодоление сопротивлений в трубопроводах.

Для снижения потерь напора диаметр шлангов принимают возможно большим. Однако с увеличением диаметра резко возрастает масса 1 м трубопровода и объем воды, находящейся в нем, а также габаритные размеры катушки и в целом дождевателя. Поэтому для уменьшения расхода воды в два раза на раму дождевателя ставят два барабана, на каждый из которых наматывается шланг.

Соответственно к ним придаются две тележки с дождевальными аппаратами. Это позволяет снизить потери напора в шлангах в 3,3 раза.

Привод механизма вращения барабанов осуществляется от гидроцилиндров. Расход воды на привод при малых скоростях движения дождевальных аппаратов составляет 0,035 л/с, а при больших — до 0,22 л/с. При вращении катушки шланг наматывается на нее и перемещается по полю.

2.2. Техническая характеристика ДШ-10

Наука Дубенок Н.Н., Шумакова К.Б. Гидротехнические сельскохозяйственные мелиорации. 2-е издание. Учебное пособие

Наука Дубенок Н.Н., Шумакова К.Б. Гидротехнические сельскохозяйственные мелиорации. 2-е издание. Учебное пособие

Даны основные положения оросительных и осушительных мелиораций, режима орошения сельскохозяйственных культур, способов регулирования водного режима осушаемых земель. Рассмотрены вопросы регулирования местного стока, в том числе лиманное орошение, предупреждения засоления орошаемых земель, борьбы с водной эрозией почв, планировки полей. Даны характеристики современных дождевальных машин, а также других машин и установок, применяемых в мелиоративных работах.<br /> Представлены примеры курсовых проектов систем двустороннего регулирования водного режима и упражнений по осушению и орошению земель в различных областях России. Даны примеры расчетов проектирования водоема, глубоководных и мелководных лиманов, поверхностных способов полива, а также расчеты полива дождеванием.<br /> Для студентов сельскохозяйственных вузов агрономических специальностей, может быть использовано аспирантами и специалистами, работающими в области мелиорации и водного хозяйства.