Глава IV. Влияние надежности дождевальных машин на экологическое состояние орошаемого поля

4.1. Связь надежности дождевальной техники с экологией орошаемого поля.

Рассматривая технологический процесс дождевания и непосредственно работу дождевальных машин, в данной работе более подробно остановимся на следующих негативных с экологической точки зрения процессах при возникновении различной сложности отказов:

• возникновение водной эрозии;

• загрязнение почвы и сельскохозяйственных культур горюче­смазочными материалами;

• уплотнение почвы (образование колеи);

• повреждение сельскохозяйственных культур, (рис. 4.1)

Сохранность структуры верхнего плодородного слоя почвы под

воздействием дождя является одним из условий экологичности любой ДМ.

Рис. 4.1. Возможные негативные экологические последствия при возникновении отказов в ДМ.

Основными факторами, обуславливающими эрозию почв при поливе дождеванием, являются размеры и скорость падения капель дождя, его интенсивность, уклон орошаемого поля, водопрочность структуры, впитывающая способность почвы, ее исходная влажность, характер и состав сельскохозяйственных культур, возделываемых на данном поле и др.

Мы не рассматриваем факторы природного происхождения, определяемые уклоном поверхности, водопрочностью структуры, скоростью впитывания, покрытием почвы сельскохозяйственными растениями и др.

Остановимся на факторах антропогенного характера, связанные с видом дождевальных машин и технологией поливов, а именно интенсивность дождя и диаметр капель.

Существует понятие средняя и мгновенная интенсивность дождя для каждой дождевальной машины. Средняя интенсивность дождя с точки зрения механизма взаимодействия капель дождя и поверхностного слоя воды на почву не в полной мере является правильной и исчерпывающей характеристикой. Более точной характеристикой в данном случае является мгновенная интенсивность дождя и ее изменения по длине облака или крыла.

Структура дождя, создаваемая машинами, характеризуется интенсивностью, размером капель, слоем осадков за один цикл и равномерностью распределения по орошаемому полю.

Мгновенная интенсивность ρ выражается отношением приращения слоя осадков dh к приращению времени dt:

мм/мин. (4,1)

Средняя интенсивность р_ср не зависит от скорости движения машины и определяется как отношение среднего слоя осадков h_cp, поступающих на определенную площадь F, ко времени их выпадения t:

мм/мин (4.2)

где Q - расход воды машиной, л/сек;

F - площадь захвата дождем, м².

Правильное распределение общего расхода воды дождевальной машины между дождевальными аппаратами позволяет значительно повысить коэффициент равномерности распределения дождя, снизить до минимума поверхностный сток.

Капли более крупных размеров при падении сильнее разрушают верхний слой почвы. При этом заполняются поры, уменьшается водопроницаемость почвы и , соответственно, увеличивается сток. Чем больше размер капель при прочих равных условиях, тем выше и кинетическая энергия ударного воздействия капель дождя и вполне естественно потенциальная опасность к эрозии возрастает и, наоборот.

Рассматривая возможность возникновения водной эрозии из-за ненадежной работы ДМ, мы будем подразделять отказы, вызывающие изменения качества дождя, и отказы, сопровождающиеся непроизводственными потерями воды.

Под требованиями соблюдения экологии также подразумевается комплекс положительных качеств машины, исключающих загрязнение почвы и растений горюче-смазочными материалами не только при заправке двигателей и смазке узлов машины, но и при отказах, вызывающих протечки ГСМ, а также сокращение вреда при работе двигателей в виде выхлопных газов. Для предотвращения протекания ГСМ надо не допускать неисправностей двигателей и других узлов, содержащих детали, требующие смазки.

Неблагоприятными экологическими последствиями считаем излишнее уплотнение почвы (уменьшение коэффициента земельного использования (КЗИ) и повреждение растений при осуществлении полива.

Неисправности и поломки дождевальных машин возникают из-за:

1. Дефектов узлов и деталей по вине завода-изготовителя.

2. Неудовлетворительного технического обслуживания и неправильной организации работы операторов-дождевальщиков.

3. Некачественной наладки и регулировки систем обеспечения безостановочной работы ДМ.

4. Исчерпания ресурса работы элементов ДМ, из-за истекшего срока эксплуатации.

5. Не соблюдения требований, предъявляемых к качеству воды, поступающей в дождевальную машину.

Пример неисправностей и поломок ДМ "Фрегат" по перечисленным выше группам представлен в таблице 4.1.

Одним из основных показателей, обеспечивающих бесперебойную работу ДМ, является качество оросительной воды. Например, анализ литературных источников показал, что одной из главных причин неисправностей и поломок ДМ "Фрегат" является плохая очистка воды. Попадание вместе с водой в машину мельчайших частиц в клапаны- распределители нарушает нормальную работу гидропривода самоходных тележек, а также приводит к плохой работе дождевальных аппаратов из-за их засорения. По этим же причинам может изменяться скорость движения тележек, происходит искривление трубопровода. Из- за несовершенной очистки воды часто забиваются сопла дождевальных аппаратов и сливных клапанов, особенно на последней тележке ДМ "Фрегат". [100] Главной причиной неисправностей и поломок "Фрегатов", на устранение которых приходилась больше всего (87,3%) затрат рабочего времени, явились - плохая очистка оросительной воды и отсутствие промывок трубопроводов в процессе испытаний, из-за чего фильтры-песколовки машин приходили в негодность еще при пуско- регулировочных работах.

Таблица 4.1.

Пример неисправностей и поломок ДМ «Фрегат»: [100]

№	Характер отказа	Число	Среднее время
п/п		отказов	Устране­	Трудоемк
			ние неис­	ость
			правности	чел. час
1	2	3	4	5
	По вине завода-изготовителя
1.	Излом трубопровода	5	6ч. 11мин.	18,55
	Неудовлетворительное
	техническое обслуживание
1.	Опрокидывание тележки,
	деформация тросовой опоры,	2	14ч.00мин.	45,42
	излом консоли
2.	Остановка промежуточной
	тележки
	- отсутствие подъема штока
	клапана-распределителя	40	0ч. 15мин.	0,25
	- отсутствие захвата клапана-
	распределителя	8	0ч. 18мин.	0,30
	- засорение фильтра	2	0ч.27мин.	0,30
	гидропривода
3.	Нарушение движения
	концевого аппарата,	15	0ч.38мин.	0,63
	попадание песка
4.	Нарушение вращения насадки,
	попадание песка	39	-	-
5.	Срыв шланга высокого
	давления питания клапана-	6	0ч.35мин.	0,58
	распределителя
6.	Сдвиг полозьев неподвижной
	опоры на фундаменте с	2	-	-
	обрывом цепей
7.	Течь в водосливном клапане,
	засорение мембраны песком	38	0ч.07мин.	0,12
8.	Прорыв сетки фильтра
	дополнительной очистки воды	7	-	-
	Некачественная наладка
1.	Остановка промежуточной
	тележки из-за:
	- откручивания сливного	6	0ч.26мин.	0,43
	клапана
	- потери гаек и болтов	5	2ч. 18мин.	2,30
	- пробуксовки тележки	11	0ч.35мин.	0,58

1	2	3	4	5
2.	Не срабатывает электрозащита
	- обрыв проводов	5	0ч.35мин.	0,55
	- разрядился аккумулятор	5	-	-
3.	Самоотвинчивание
	дождевальных аппаратов	4	0ч. 15мин.	0,25
4.	Отказ работы дождевальных
	аппаратов, разрыв, засорение
	импульсной трубки	10	0ч.25мин.	0,42
5.	Течь из-под крышки фильтра
	дополнительной очистки воды
	из-за повышения давления до	4	0ч.04мин.	0,07
	12 атм.
6.	Провисание трубы сливной
	магистрали - обрыв хомутов	1	-	-
	крепления
7.	Нарушение дистанционного
	управления за работой
	дождевальных аппаратов	3	Оч.Юмин.	0,17
	Исчерпание ресурсов
	элементов
1.	Остановка промежуточной
	тележки из-за:
	- деформации пружины рычага
	гидропривода	1	1ч.00мин.	1,00
	- искривления скобы привода
	рычага	4	0ч20мин.	0,33
	- излома пружинного штифта
	тяги привода рычага	1	1ч.30мин.	1,5
	- излома клапана	1	1ч.20мин.	1,33
	распределителя
	- срыва штока клапана
	распределителя	2	0ч.45мин.	0,75
2.	Срыв поперечной тяги привода
	автомата синхронизации
	движения тележки в узле	1	Зч.ООмин.	5,24
	крепления
3.	Прекращение вращения
	дождевальных аппаратов из-за
	- деформации пружины	2	-	-
	- выпресования из гнезда
	корпуса оси реактивной	8	-	-
	лопатки

Впоследствии, после промывки и рехтовки , они снова становились на прежнее место , при наличии резервных заменялись новыми, а при повторном прорыве выбрасывались вообще.

Отсутствие очистки воды приводило к постоянному засорению и деформации фильтров гидроприводов тележек, нарушению режима их работы и к плохой работе дождевальных аппаратов, особенно дальнеструйных, из-за засорения песком или мусором.

Применительно к высоконапорным дождевальным машинам нормирующими показателями являются крупность и плотность минеральных частиц, оказывающих вредное влияние на работу дождевальных аппаратов и приводящих к изнашиванию насадок (сопел), к нарушению равномерности искусственного дождя.

Более подробно описанные последствия мы рассмотрим далее в работе, а также для каждой конкретной дождевальной машины рассмотрим конструктивные особенности ее строения и технологический процесс дождевания, чтобы выявить те отказы, которые оказывают значительной влияние на экологическое состояние поля.