Питання для самоконтролю
Які існують форми води в ґрунті?
Які запаси вологи в ґрунті називають продуктивними, а які мертвими?
В чому полягає різниця між вологою і об’ємною вологістю ґрунту?
В чому суть термостатно-вагового методу визначення вологості ґрунту?
Що вимірює тензіометр?
Які існують методи визначення вологості ґрунтів?
Лабораторна робота №3
Вивчення конструкцій систем мікрозрошення і визначення витратних характеристик крапельниць-водовипусків
Мета роботи - ознайомитися з основними елементами систем мікрозрошення, характером формування контуру зволоження ґрунту різного механічного складу, самостійно визначити витратні характеристики крапельниць “Тірас -1” та “Netafim”.
Теоретична частина. При краплинному зрощенні вода густо розгалуженими трубопроводами безперервно подається через спеціальні крапельниці - водовипуски до кореневмісної зони рослини. Цей спосіб зрошення сприяє підтриманню оптимальної вологості грунту протягом всього періоду вегетації при значній економії поливної води.
При краплинному зрошенні зволожується не вся площа, а тільки відповідна частина – зона максимального розвитку кореневої системи рослин. Форми і розміри контуру зволоження залежать від водно-фізичних властивостей грунту, його передполивної вологості, витрат поданої води, тривалості поливу, інтенсивності випаровування, схеми розташування точок водопостачання.
Система краплинного зрошення складається із вузлів, що забезпечують водозабір та утворення напору, фільтрів, обладнання для приготування та подавання добрив до трубопровідної мережі, пульта керування, магістрального, розподільчих та поливних трубопроводів, крапельниць, датчиків вологості, керуючої арматури та каналів зв’язку між пультом керування і керуючою арматурою. Основними конструкційними елементами, що визначають параметри систем краплинного зрошення, є крапельниці різних конструкцій.
Для зрошення багаторічних насаджень – садів, виноградників, ягідників використовують крапельниці різних конструкцій вітчизняного і закордонного виробництва. В період з 1990 по 1998рр. в Україні широко застосовували крапельниці “Україна-1”, “Молдова-1А”, “Коломна-1”. В останні роки для систем краплинного зрошення найчастіше використовуються крапельниці “Тірас” і поливні трубопроводи краплинного зрошення “Т-Таре” та “Netafim”.
Крапельниця “Молдова-1А” (рис.1а) призначена для оснащення стаціонарних систем краплинного зрошення. Вона складається з корпуса (1) з вхідним патрубком, дроселя зі стальним клапаном з центральним штоком (2), шайби-прокладки (3), кришки з вихідним отвором (4).
а) б)
Рис.1. Нерегульовані краплинні водовипуски (крапельниці):
а – несамопромивна - “Молдова-1А”;
б – самопромивна - «Україна-1»
Мікроводовипуск підключається до трубопроводу вхідним патрубком через отвір, який робиться спеціальним дироколом. Для більш надійного кріплення крапельниці на трубопроводі, в її конструкції передбачені два притиски, які обхоплюють трубопровід й надійно утримують крапельницю на ньому. Під тиском води дросель притискається до шайби – прокладки, що виключає можливість вільного стікання води з вихідного патрубка. Вода протікає по спіральному каналу дроселя, при цьому відбувається значне гасіння енергії (напору води). В залежності від тиску води в трубопроводі дросель з більшою чи меншою силою притискається до шайби – прокладки, змінюючи при цьому живий перетин спірального каналу. Таким чином відбувається часткове саморегулювання витрат. Ця обставина має важливе значення, так як дозволяє отримати постійні витрати крапельниці по всій довжині трубопроводу, забезпечуючи рівномірний полив усіх рослин.
При тиску у мережі 0,02....0,04 Мпа дросель не притискається до діафрагми та через вихідний патрубок відбувається вільний стік струменя з витратою до 20 л/год. В цьому діапазоні “Молдова-1А” працює в промивному режимі. При збільшенні тиску від 0,04 до 0,3 Мпа дросель притискається до діафрагми і вода витікає з вихідного патрубка з витратою 3,5...4,0 л/год.. Оптимальна зона роботи рекомендується у межах тиску 0,08...0,25 Мпа, при цьому середня витрата крапельниці практично постійна.
Очищення крапельниць при засмічені здійснюється промиванням шляхом натискання на дросель спеціальним стрижнем зі сторони водоспускного отвору.
Режим роботи крапельниці, в т.ч. під час роботи протягом доби, задається агротехнічними вимогами й здійснюється автоматично за допомогою датчиків вологості чи вручну з пульту керування системи.
Поливну трубопровідну мережу з крапельницями можна розташувати на деякій висоті над поверхнею ґрунту або на поверхні ґрунту за допомогою спеціальних стійок, виготовлених з дроту.
Крапельниці можуть працювати цілодобово протягом вегетаційного періоду з перервами для профілактики зрошувальної системи.
Крапельниця “Україна-1” - безперервної дії (рис.1б). Усі деталі крапельниці, за виключенням прокладки 4 та дроселя 6 поліетиленові. Прокладка виготовлена зі звичайної, а дросель – з високо еластичної гуми. До трубопроводу зрошувальної мережі крапельниця приєднується за допомогою накінечника у верхній частині корпусу 1. З поливного трубопроводу вода через отвір потрапляє в крапельницю, де, проходячи через решітку 7 та дросель 6, надходить до кореневої зони рослини локально в одну чи дві точки.
Крапельниця монтується у вертикальному положенні під поливним трубопроводом, а наконечник крапельниці – в круглий отвір, зроблений спеціальним інструментом у стінці поливного трубопроводу. При цьому крапельниця спрямовується так, щоб два ребра жорсткості на площині корпусу розташувалися вздовж трубопроводу.
У випадку поливів водою поганої іригаційної якості, крапельниця може самоочищуватися, пропускаючи тверді включення, що містяться у зрошувальній воді. Після пропуску твердого включення розмір отворів дроселя відновлюється.
Недоліками крапельниць “Молдова” і “Україна” є залежність їх напірно-витратних характеристик від просторового положення, значна складність (багато складових елементів) і, пов’язана з цим, висока вартість.
Крапельниця “Тірас-1”, яка застосовується останнім часом більш широко, складається лише з трьох елементів: корпуса, кришки і прокладки, яку виконано у формі двостороннього лабіринту. Потік води, що надходить до крапельниці дроселюється лабіринтами прокладки з обох її боків. Цим досягається перерозподіл напору уздовж поливного трубопроводу.
Крапельниці «Молдова», «Україна» і «Тірас-1» відносяться до тупикових краплинних водовипусків, які кріпляться безпосередньо до поливного трубопроводу, але є самостійними окремими елементами і можуть бути встановлені в будь якому місці на трубопроводі.
Більш досконалою можна вважати технологію краплинного зрошення за допомогою поливних трубопроводів (стрічок краплинного зрошення) “Т-Таре” та “Netafim” , які мають інтегровані (вмонтовані) краплинні водовипуски (рис.2), які розміщуються рівномірно по довжині трубопроводу і є безпосередньою складовою частиною самих трубопроводів. Такі водовипуски виконані або як окремі елементи, які вмонтовані всередині трубопроводу, або ж виштамповуються безпосередньо в матеріалі трубопроводів.
Рис. 2 Фрагмент трубопроводу краплинного зрошення з інтегрованим краплинним водовипуском.
Зовнішньо поливні трубопроводи “Т-Таре” це полімерні рукава (трубки) діаметром 12-16мм. Товщина матеріалу з якого вони виготовляються становить 0,2-0,3мм. По довжині трубопроводу, через кожні 20-40 см розташовані краплинні щілинні водовипуски. Для перерозподілу тиску між крапельницями по довжині трубопроводу, вода до водовипусків підводиться довгими звивистими лабіринтами діаметром 0,5 -2мм.
Однією з найважливіших характеристик крапельниці є її напірно-витратна характеристика. В залежності від спроможності крапельниць забезпечувати (чи не забезпечувати) стабільну подачу води при коливаннях тиску, крапельниці поділяються на регульовані і нерегульовані.
На рис. 3. Зображено напірно-витратні характеристики регульованих і нерегульованих краплинних водовипусків.
Рис.3. Напірно-витратні характеристики краплинних водовипусків виробництва іспанської фірми «Grupo Chamartin S.A.Є» діаметром 20мм ( по осі Х - напір, МПа; по осі У - витрата, л/год).
а – регульовані; б – нерегульовані.
Рис. 4. Лабораторна установка для визначення напірно-витратних характеристик крапельниць:
1 – стійка; 2 – полиця; 3 – повітряна помпа (насос); 4 – гідропневмоакумулятор (ГПА); 5 – штуцер з зовнішньою пробкою і ніпелем для заповнення водою і стиснутим повітрям ГПА; 6 – манометр; 7 - поліетиленова трубка; 8 – трубопровід з крапельницями; 9 – лоток; 10 – збирачі води (бюкси); 11 – вихідний штуцер ГПА з краном.
Завдання для виконання В лабораторії
Завдання 1: Вивчити конструкції систем краплинного зрошення та лабораторну установку для визначення витратних характеристик техніки краплинного зрошення.
Прилади та устаткування: плакати; слайди; відеофільми; лабораторна установка для визначення витратних характеристик техніки краплинного зрошення.
Порядок виконання
1. Продивитись слайди, плакати, відеофільми, що розкривають суть та умови застосування краплинного зрошення, конструкції систем, їх окремих вузлів та елементів.
2.Ознайомитися з натурними зразками крапельниць-водовипусків, з окремими елементами систем краплинного зрошення.
3. Ознайомитись з лабораторною установкою для визначення витратних характеристик техніки краплинного зрошення при низькому та високому тиску.
4. Накреслити в робочому зошиті схему лабораторної установки (рис.5), таблицю для запису результатів вимірювань і координатні осі для побудування витратних характеристик крапельниць.
Рис. 5. Схема лабораторної установки для визначення напірно-витратних характеристик крапельниць:
1- гідропневмоакумулятор, 2 – манометр, 3 – насос, 4 – розподільчий трубопровід, 5 – крапельниць, 6 – водозбірні ємкості
Завдання 2: Визначити витратні характеристики крапельниць “Тірас-1” та “Netafim”.
Прилади та устаткування: лабораторна установка для визначення витратних характеристик техніки краплинного зрошення; трубопровід з крапельницями “Тирас-1”; алюмінієві бюкси; мірні ємності; секундоміри.