
книги из ГПНТБ / Носенко В.Ф. Техника импульсного дождевания
.pdfДатчик необходимости и интенсивности полива пред ставляет собой водный испаритель с установленным в нем трехпозиционным сигнализатором уровня воды. Принци пиальная схема ступенчатого регулирования произво дительности насосной станции при помощи такого датчи ка приведена на рисунке 37.
Насосная станция состоит из трех параллельно под ключенных вихревых насосов ВКС 4/26 и пульта управ ления. Управление работой импульсных дождевателей осуществляется сбросной задвижкой по сигналам задатчика продолжительности паузы накопления, в качестве которого использован электроконтактный манометр, при соединенный к одному из удаленных гидроаккумуляторов.
Сеть напорных трубопроводов (рис. 43) выполнена из труб диаметром 3/4", Г' и 2". Общая протяженность сети
Рис. 43 Десятигектарный комплект синхронного импульсного дож девания.
/ — импульсный дождеватель; 2 — сеть |
трубопроводов; 3 — насос; 4 — элек |
|
тродвигатель; 5 — генератор импульсов; 6 — датчик заполнения |
гидроакку- |
|
мулятора; 7 — пульт управления; 8 — |
датчик необходимости |
интенсивного |
полива, |
|
|
90
комплекта составляет 2200 м, в том числе 200 м для под вода воды от источника к участку.
Импульсные дождеватели в количестве 36 штук на комплект с гидроаккумуляторами емкостью 78 л и гидро затворами мембранного типа размещаются на сети по треугольной схеме с расстоянием между поливными тру бопроводами 45 м и между аппаратами 52 м.
Техническая |
характеристика комплекта |
импульсного синхронного |
||||
' |
|
дождевания |
|
|
|
|
Площадь орошения, га |
. |
. . |
. |
. |
0,9—1,0 |
|
Удельная протяженность труб |
(Dy |
= '/г—1"). м /га |
270—-(450 |
|||
Количество импульсных дождевателей |
. |
. |
6—8 |
|||
Суточная водоподача, м3 /га |
|
|
|
|
40—90 |
|
Рабочий напор |
(начало дождевания), м вод. ст. |
50—90 |
||||
Подводимый средний расход к аппарату, л/с |
. |
0,065—0,125 |
||||
Продолжительность рабочего цикла, мин . |
. |
1—3 |
||||
Стоимость комплекта при мелкосерийном изготов |
|
|||||
лении, тыс. руб |
|
|
|
1,5—2,5 |
Примененный в комплекте импульсный среднеструйный дождевальный аппарат принудительного действия «Коломна» с эластичным соплом отличается простотой устройства запорного органа и механизма поворота. По ворот аппарата осуществляется после завершения вы броса воды.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ИМПУЛЬСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ
Стационарные дождевальные системы с импульсными' аппаратами еще не получили широкого распространения. Опыт их проектирования, строительства и эксплуатации очень мал и не освещен в специальной литературе. Нет методик и указаний по проектированию таких систем.
Требования сельскохозяйственного производства
кстационарным дождевальным системам
vс импульсными аппаратами
При создании технических средств и проектировании систем импульсного дождевания следует руководство ваться требованиями передового сельскохозяйственного
91
производства. Проект агротехнических требовании к автоматизированным дождевальным системам с импульс ными аппаратами разработан и одобрен на четырехсто роннем рабочем совещании представителей СССР, ГДР, НРБ, ВНР в 1972 г. Приведем основные положения этого проекта с учетом сделанных изменений и дополнений.
Назначение и условия применимости. Автоматизиро ванные дождевальные системы с импульсными аппара тами предназначены для полива технических, кормовых, зерновых (в том числе и высокостебельных), овощных и плодово-ягодных культур, а также культурных пастбищ.
Они обеспечивают проведение увлажнительных, осве жительных, вызывных и противозаморозковых поливов при постоянном расходе воды в голове системы и дают возможность вносить растворимые минеральные удобре ния, гербициды, ядохимикаты вместе с поливной водой.
Системы можно проектировать на участках с почвами сильной, средней и даже слабой водопроницаемости. Участки не должны подвергаться засолению и забола чиванию (положение надлежит экспериментально прове рить), они могут иметь сложный рельеф, планировка поверхности при этом не требуется. В случае применения на системе гидроавтоматов и при отсутствии гасителей статического напора геодезический перепад высот не должен превышать 10—15 м.
Допустимая скорость ветра в зоне расположения участка не должна превышать 5 м/с. При скорости ветра более 7 м/с полив импульсными дождевателями в увлажнительном режиме необходимо прекратить.
Системы импульсного дождевания нужно в первую очередь внедрять в орошаемых районах при ороситель ной норме от 1000 до 5000 м3 /га.
Оросительная вода, применяемая в .системах импульс ного дождевания, не должна иметь твердого остатка свыше 5 г/л с крупностью твердых частиц более 2 мм.
Основные качественные показатели технологического процесса. Системы должны обеспечить необходимое рас средоточение поливного тока с доведением его до 0,5 •—
2 л/с на аппарат автоколебательного действия |
и 0,02— |
0,3 л/с на аппарат принудительного действия |
(синхрон |
ное импульсное дождевание). |
|
Средняя интенсивность дождя не должна превышать 0,08 мм/мин. Коэффициент эффективного полива должен быть не ниже 0,75, избыточного полива — не более 0,15,
92
недостаточного полива — не более 0,1. Средний диаметр капель не должен превышать 1,5 мм. Неравномерность частоты срабатывания импульсных аппаратов автоколе бательного действия на системе не должна быть выше 5%.
Технические и эксплуатационные требования. Запор ный орган импульсного аппарата не должен допускать существенной утечки воды во время паузы (утечка не более 1 % от подводимого расхода).
Поворот импульсного аппарата целесообразно осу ществлять во время паузы накопления. Радиус действия среднеструйного аппарата должен быть, как правило, не ниже 25 м, расход выплеска среднеструйного аппарата— не менее 4—6 л/с, а нижний предел давления срабатыва ния — не меньше 40—50% от верхнего предела.
Продолжительность цикла работы (накопление, опо рожнение) для импульсного дождевателя автоколебатель
ного 'действия должна |
быть не менее 6 с, а для аппара |
||
тов принудительного |
действия (синхронное |
дождева |
|
ние) — не менее 30—40 с. |
|
|
|
При использовании |
подземных гидрантов |
выдвиже |
|
ние их стволов должно |
осуществляться давлением |
воды, |
|
а заглубление — давлением воды или при помщи |
меха |
нического усилия. Продолжительность операции выдви жения и заглубления ствола выдвижных гидрантов не должна превышать 5 мин.
Коэффициент эксплуатационной надежности системы должен быть не ниже 0,96.
Особенности проектирования систем импульсного дождевания
Основной задачей проектирования является выбор наиболее экономичных вариантов планового расположе
ния сети трубопроводов и параметров |
работы |
системы |
|
(напор и расход системы, количество |
одновременно ра |
||
ботающих |
импульсных дождевателей, |
радиус их. дейст |
|
вия и схема |
расстановки). |
|
|
Схемы систем и варианты технических решений могут |
|||
быть различными. В зависимости от назначения |
систем |
при возделывании тех или других сельскохозяйственных культур возможны варианты с надземным (рис. 44, 45) и подземным . (рис. 46, 47) расположением сети трубопро водов, гидрантов и импульсных дождевателей.
93
• о
(5"
Рис. |
44. |
Стационар |
|||
ная система |
для |
оро |
|||
шения |
многолетних |
||||
культур |
с |
|
надземной |
||
сетью |
и |
стационарно |
|||
установленными |
им |
||||
пульсными |
|
дожде- |
|||
иальиыми |
|
аппарата |
|||
|
|
ми: |
|
||
а — |
надкроновый |
по |
|||
лив; |
б |
— |
полкроновый |
||
полив; |
/ |
— |
импульсный |
||
дождеватель; |
2 — |
по |
|||
ливной |
|
трубопровод; |
|||
3 — |
распределительный |
||||
|
трубопровод. |
|
|||
Для культур сплошного сева (зерновой, |
зернокормо- |
вой севооборот) возможны технические решения, позво ляющие на время механизированных обработок переме
щать по полю импульсные дождеватели |
или убирать |
их |
||
с поля вместе с поливными |
трубопроводами (рис. |
45). |
||
Для пропашных культур |
и |
культурных |
пастбищ пред |
|
почтительней варианты, |
обеспечивающие |
многократные |
за вегетацию заглубления гидрантов в почву на глубину, не мешающую механизированной обработке (рис. 46,47).
Стоимость строительства систем и эксплуатационные
94
-•л
—4-1
Рис. 45. Полустационарная система для культур сплошного сева с сезонно установленными по ливными трубопровода ми и импульсными дож
девателями:
/ — |
импульсный |
д о ж д е в а |
|
тель; |
2 — |
распределитель |
|
н ы й |
трубопровод; |
3 — по |
|
ливной |
трубопровод . |
расходы зависят от многих факторов: удельной водопо дачи, площади системы, материала трубопроводов, соз даваемого в сети напора, уклона местности, степени рас средоточения поливного тока и др.
С увеличением мощности насосной станции или дли ны напорообразующего трубопровода возрастает радиус действия импульсных дождевателей и расстояние между ними и трубопроводами последнего порядка. Это приво дит к уменьшению стоимости сети, к увеличению стоимо сти напорообразующей части'и эксплуатационных расхо дов по ней. Расход воды, подаваемой на систему, рассре доточивается между одновременно работающими аппа ратами. С увеличением расхода, подводимого к аппарату, растут диаметры трубопроводов и стоимость сети.
Наиболее экономичным будет вариант, при котором капитальные и эксплуатационные затраты минимальны:
я д + э г = с,
95
3
Piic. |
46 |
|
.Стационарная сис |
||||||
тема |
для |
|
пропашных |
куль |
|||||
тур, |
культурных |
пастбищ |
и |
||||||
культур |
|
сплошного |
сева |
с |
|||||
выдвижными |
микрогидран |
||||||||
тами для присоединения им |
|||||||||
пульсных |
|
дождевателей |
с |
||||||
|
гидроаккумуляторами: |
|
|||||||
/ |
— |
импульсный |
дождеватель; |
||||||
2 |
— |
распределительный |
трубо |
||||||
провод; |
3 |
— |
поливные |
трубо |
|||||
проводы; |
|
4 |
— |
корпус |
микро- |
||||
гидранта; |
|
5 |
— |
ствол микрогид |
|||||
ранта; |
6 |
— |
быстросъемное |
со |
|||||
|
|
|
|
единение. |
|
|
|||
где Ki — величина капитальных вложений |
выбранного |
(сравниваемого) варианта;
3i — эксплуатационные издержки выбранного ва рианта;
Pi — нормативный коэффициент эффективности ка питаловложений;
С— приведенные затраты выбранного варианта системы.
Проведенные расчеты позволили установить, что мини мальные приведенные затраты на системе с импульсны ми среднеструйными дождевателями будут при расходе поливных трубопроводов менее 1 л/с и расстоянии между ними 50—60 м. Проектирование систем импульсного дождевания предлагается вести в определенной после довательности, поэтапно.
96
денный гидрант
Рис. 47. Стационарная система для пропашных культур с выдвижными гидрантами и встроенными в них импульсны ми дождевателями:
/ —- |
распределительный трубопровод; |
2 |
— |
дождевальная |
насадка |
|
выдвижного подпочвенного гидранта; |
3—ствол |
гидранта; |
4 — кор |
|||
пус |
гидранта: 5 — гпдроаккумулятор: |
6 |
— |
поливной трубопровод . |
Этап 1 — выявление условий проектирования. В этой первоначальной стадии ведут сбор исходных материалов для проектирования. Состав исходных для проектирова ния изыскательских и исследовательских параметров и требований к ним регламентируется действующими по ложениями.
7—1975 |
97 |
Особое внимание при этом уделяется выявлению ус ловий, ограничивающих применение импульсного дожде вания. С возможной полнотой оцениваются: влагообеспеченность территории; ветровая характеристика массива и его мелиоративное состояние; запасы воды, их доступ ность, качественный состав; наличие и стоимость энергии.
Этап 2 — водохозяйственные расчеты. Суммарное водопотребление растений предлагается устанавливать для года расчетной обеспеченности по оросительной нор ме биоклиматическим методом [21]. Дефицит водопотребления при этом следует определять подекадно для по строения достаточно детальной интегральной кривой дифицита водопотребления. Удельный расход воды, необходимый для полива данной культуры, определяют по дефициту водопотребления для различных периодов вегетации. Удельный расход воды на севооборотный мас сив в этом случае можно найти без сложных построений и комплектования графиков гидромодуля — путем сум мирования удельных расходов воды для полива каждой из культур за рассматриваемый период с учетом доли участия ее в севообороте. Такой метод расчета удельной водоподачи на поле и севооборот позволяет установить
расчетные расходы |
(по |
критическому |
периоду) для си |
стемы и отдельных распределительных |
каналов: |
||
Q c i l C T = ~ ~ |
; |
Ql = Nl <7ср.ПОДВ, |
где Q c i i c t — головной расход, л/с;
q— максимальная ордината гидромодуля (удельная водоподача на севооборотный массив в критический период), л/с на 1га;
(о |
— площадь севооборотного массива, га; |
||||
. г| |
— коэффициент |
полезного действия системы; |
|||
Qi |
— расчетный расход воды в распределитель |
||||
Nt |
ном трубопроводе, л/с; |
|
|
|
|
— количество |
одновременно |
работающих |
|||
• ^ |
импульсных |
дождевателей |
на |
площади, |
|
|
подвешенной |
к распределительному |
тру |
||
|
бопроводу; |
|
|
|
|
^срподв — средний подводимый расход воды к |
одно |
||||
|
му импульсному дождевателю, |
устанав |
|||
|
ливаемый по величине удельной водопо |
||||
|
дачи, л/с. |
|
|
|
|
98
Этап 3 — выбор типа и расчет напорообразующей части. На этой стадии проектирования сопоставляют ся два технических решения: самонапорный водовод, насосная станция. При значительных уклонах местнос ти предпочтение (после проведения экономического сравнения) отдают варианту с самонапорным водово дом. По / существующим зависимостям определяют эко номически наивыгоднейший его диаметр.
Этап 4 — расчет элементов техники полива дожде ванием и выбор типа импульсного дождевателя. В соот ветствии с приведенными расчетными зависимостями вы бирают тип импульсного дождевателя и устанавливают параметры его работы (подводимый расход, интенсив ность дождя, радиус действия, площадь обслуживания аппаратом при выбранной схеме расстановки, длитель ность рабочего цикла и др.).
Этап 5 — выбор схемы расположения сети в плане.
Возможные схемы вариантов расположения сети уста навливают с учетом принятой организации территории, выбора числа и размеров зон в увязке с организацион
но-хозяйственными |
требованиями |
(механизированная |
обработка посевов, |
их очередность |
и продолжитель |
ность, дальность перевозки готовой |
продукции и др.). |
На основании сравнения возможных вариантов планово го расположения сети, характеризующихся различной сте пенью рассредоточения поливного тока, выбирают ва риант с минимальным размером приведенных затрат.
Этап 6 — гидравлический расчет сети. |
После |
выбо |
||||||||||||
ра схемы |
расположения |
сети определяют |
расчетные |
|||||||||||
расходы |
трубопроводов |
всех |
порядков, |
|
выполняют |
их |
||||||||
гидравлический |
расчет |
по известным |
зависимостям |
и |
||||||||||
подбирают |
диаметры |
трубопроводов, |
соответствующие |
|||||||||||
ГОСТ, с округлением в большую сторону. |
Для |
|
систем |
|||||||||||
синхронного |
импульсного |
дождевания |
|
потери |
напора |
|||||||||
по длине рассчитывают для момента начала |
и |
оконча |
||||||||||||
ния заполнения |
гидроаккумуляторов. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Этап 7 — программа |
|
работы |
импульсных |
дожде |
||||||||||
вателей на системе. В соответствии с выбранным |
режи |
|||||||||||||
мом работы |
импульсных |
|
дождевателей |
|
и ходом |
водо |
||||||||
потребления |
сельскохозяйственных |
культур |
составляют |
|||||||||||
программу работы головной насосной станции |
(регули |
|||||||||||||
рование производительности) |
и импульсных |
дождевате |
||||||||||||
лей на всех зонах системы |
(сроки |
и очередность |
начала |
|||||||||||
работы, длительность |
пауз накопления |
и |
периодов вы- |
т |
99 |