книги из ГПНТБ / Носенко В.Ф. Техника импульсного дождевания

ды в трубопроводе перед срабатыванием генератора им­ пульса мала, и, кроме того, аккумуляторы на сети вы­ полняют роль гасителей удара.

Технологические основы одновременной работы всех импульсных дождевальных аппаратов

Применение импульсных аппаратов, работающих по сигналам понижения давления в сети, позволяет макси­ мально рассредоточить поливной ток, значительно умень­ шить благодаря этому диаметры распределителен по­ следнего порядка и снизить капитальные затраты на" строительство.

Одновременная работа импульсных дождевателей на большой площади позволяет существенно упростить ор­ ганизацию территории, труда и водопользования, исклю­ чить водооборот на системах.

Принципиальная схема стационарной системы с им­ пульсными дождевателями, работающими в «ждущем режиме», показана на рисунке 26.

При необходимости полива в соответствии с програм­ мой или по сигналам датчика включается, в работу на­ сосная станция. После заполнения всей системы и сжа­ тия воздуха в гидроаккумуляторах до расчетной величи­ ны Рв по сигналу датчика заполнения гпдроаккумулятора или по сигналу реле времени задатчнк пульта управ­ ления подаст команду на генератор командных импуль­ сов (например, трехходовой кран с электроуправлением), который формирует сигнал понижения давления в сети определенной продолжительности, и по мере его дохождения до дождевателей произойдет срабатывание гидро­ затворов и выброс накопленного объема воды. Закры­ тие дождевателей обеспечивается в зависимости от их конструкции нагруженными клапанами при падении дав­ ления в гидроаккумуляторах до расчетного Ри или гид­ равлическими затворами за счет возрастания давления в сети после прохождения сигнала, сформированного ге­ нератором командных импульсов. Накопительный резер­ вуар служит для накопления объема4 воды при передаче сигнала понижения давления в сети.

60

f \ ft/ft ft—ft

=-:

Рис. 26. Принципиальная схема стацио­ нарной системы с импульсными дожде­ вальными аппаратами принудительного действия:

Стационарная система импульсного синхронного дож­ девания имеет ряд отличительных особенностей, опреде­ ляющих ее эффективность.

1. Одновременная работа всех импульсных дожде­ вателей системы со средней интенсивностью дождя, соответствующей интенсивности водопотребления возде­ лываемых культур на протяжении всего вегетационного периода с короткими паузами для накопления необхо­ димого-объема воды, позволяет создать значительный агрофизнологическин эффект, заключающийся в сле­ дующем:

снабжение растений водой в соответствии с ходом их водопотребления;

61

обеспечение длительного направленного воздействия' искусственного дождя иа растение и внешнюю среду;

создание почти полностью контролируемых условий произрастания растении, исключающих отрицательное воздействие погодных факторов иа их рост и развитие; поддержание влажности активного слоя почвы и при­ земного слоя воздуха на оптимальном уровне без резких

колебаний, свойственных цикличным поливам.

2. Максимально возможное рассредоточение поливно­ го тока, поступающего на орошаемый массив, и распре­ деление его на все импульсные дождеватели, срабатыва­ ние которых происходит одновременно по сигналам по­ нижения давления в сети, позволяет достичь значитель­ ного организационно-хозяйственного эффекта, заключаю­ щегося в следующем:

снижаются более чем в 3 раза капитальные затраты на строительство сети напорных трубопроводов, в пер­ вую очередь трубопроводов последнего порядка, имею­ щих наибольшую протяженность. Для устройства при­ меняются водопроводные трубы минимального диаметра, в том числе пластмассовые, укладку которых можно ве-т сти бестраншейным способом;

исключается водооборот как внутри полей севообо­ рота, так и между ними, что предельно упрощает водо­ пользование, снижает затраты труда и "потребность в сложной водораспределительной арматуре;

достигается высокая степень автоматизации слож­ ных и трудоемких процессов водора'спределения и полива простейшими техническими средствами, что стало воз­ можным при отказе от водооборота;

достигается высокая схемная и эксплуатационная на­ дежность работы большого числа отднотипных, простых по конструкции импульсных дождевателей, обеспечиваю­ щих строго нормированное и равномерное водораспределение по площади благодаря их одновременному сраба­ тыванию;

обеспечивается полное использование во времени и постоянная загрузка технологического оборудования (сеть, арматура);

создается возможность проведения текущих ремонтов импульсных дождевателей без отключения напорной се­ ти ввиду малости подводимых к ним расходов воды;

появляется возможность более полно использовать на­ пор в сети, развиваемый насосом, так как импульсные

62

дождеватели начинают работать после полного заполне­ ния гидроаккумуляторов, то есть при статическом, а не динамическом (с учетом потерь) напоре.

Стационарная система импульсного синхронного дож­ девания может размещаться на небольшой площади, за-, пятой одной культурой, например плодовыми или ягод­ ными насаждениями, или обслуживать весь севооборот­ ный массив.

Каждое поле севооборота делится на 2—4 поливных участка (зоны). Зона обслуживается зонным распредели­ телем, к которому непосредственно присоединяются по­ ливные трубопроводы с рассредоточенными на них им­ пульсными дождевателями. Размеры зоны должны да­ вать возможность эффективного применения тракторных агрегатов при обработке посевов, то есть быть не менее 400 м.

Как и для всех существующих систем, в основу водо­ пользования положен принцип подачи постоянного рас­ хода воды на массив в соответствии с ординатой гидро­ модуля q. Головной расход, подаваемый в систему, опре­ деляется максимальной величиной этой ординаты и площадью системы.

В основу распределения воды внутри системы поло­ жен принцип максимального рассредоточения головного расхода по зонам на все импульсные дождеватели, рабо­ тающие на протяжении вегетации с интенсивностью дож­ дя, соответствующей интенсивности водопотребления. Внутри поля севооборота и между отдельными полями водооборот не предусматривается. При необходимости, вызванной организационно-хозяйственными причинами или исходя из потребности культуры, подача воды на зону или ряд зон может быть временно прекращена или частично сокращена.

Система может работать по программе или по сигна­ лам датчиков, характеризующих запасы воды в актив­ ном слое почвы или влажность воздуха. Количество уста­ новленных датчиков на системе должно быть минимально необходимым.

Расходы воды в трубопроводах системы и их диамет­ ры устанавливают по величине максимальной ординаты гидромодуля и подвешенной площади. При этом диамет­ ры трубопроводов последнего порядка на системах не превышают 15—20 мм.

63

Расчет и установление технологических параметров

Исходными данными для расчета технологических па­ раметров дождевателей, работающих по сигналам пони­ жения давления в сети, являются: показатели, характе­ ризующие массив орошения; показатели, учитывающие требования режимов орошения возделываемых культур; конструктивные и расчетные параметры принятого типа импульсного дождевателя; условия, влияющие на форми­ рование и распространение сигналов понижения давле­ ния по сети.

Часть этих показателей принималась в расчет при установлении параметров работы импульсных дождева­ телей автоколебательного действия. Такие показатели, как поливной период ведущей культуры, расчетная по­ ливная норма, доля участия культур в севообороте и не­ которые другие, не используются здесь в качестве ис­ ходных для расчета данных из-за представившейся воз­ можности отказаться от водооборота в системе при использовании аппаратов, работающих в «ждущем ре­ жиме». Для расчета отдельных параметров выявилась необходимость учета условий формирования и распрост­ ранения сигналов понижения давления по сети трубопро­ водов.

Для простоты и удобства расчет и установление ос­

дится в конечном счете к установлению потребного коли­ чества дождевателей выбранной конструкции на 1 га орошаемой площади и продолжительности паузы накоп­ ления или, что почти то же самое, продолжительности рабочего цикла, обеспечивающих требуемую удельную водоподачу. Приведенные в таблице расчетные зависи­ мости позволяют решить эту задачу. Необходимо только при установлении величины требуемой удельной водоподачи учесть потери воды.

В первую очередь следует установить потери воды на боковой снос ветром капель дождя и увлажненного воз­ духа. Расход воды на создание микроклимата над оро­ шаемым полем при импульсном синхронном дождевании

64

Т а б л и ц а 3

Элементы техники полива и технологические параметры работы среднеструйных импульсных дождевателей в «ждущем режиме»

(рис. 2), естественно, не может быть отнесен к разряду потерь — это наиболее полезно .используемая расходная составляющая водного баланса орошаемой терри­ тории.

Имеющийся, правда еще недостаточный, опытный ма­ териал позволяет с учетом круглосуточной работы дож­ девателей рекомендовать значения коэффициентов по­ терь воды в пределах от 20 до 30% водоподачи, где большие значения относятся к участкам малой площади в гумидной и субар.идной зонах страны с преобладанием ветров со скоростью более 2,5 м/с. При увеличении одно-

66

Рис. 27. Номограмма для определения режима работы импульсных дождевальных аппаратов.

временно поливаемой площади и наличии лесополос ве­ личины потерь воды на снос ветром и боковое «растека­ ние» значительно уменьшатся.

С уч'етом потерь воды на снос ветром и устанавли­ вается величина удельной водоподачи:

ненного воздуха, принимаемый равным 0,2— 0,3.

Номограмма, приведенная на рисунке 27,. позволяет упростить, расчет количества импульсных дождевателей и требуемой продолжительности их рабочего цикла. Как видно из номограммы, длительность рабочего цикла слу­ жит тем «инструментом», с помощью которого обеспечи­ вается .и регулируется накапливание и импульсное пре­ рывистое дождевание с расходом выброса, позволяющим применять дождеватели со значительным радиусом их действия. Это подтверждается следующими простыми

Именно в таком режиме работают среднеструйные им­ пульсные дождеватели автоколебательного действия. Но

весь участок с суммарным расходом выброса всеми дож­ девателями 40 л/с. В этом случае появляется возмож­ ность применить, например, один дождеватель на расход выброса 40 л/с или пять дождевателей с расходом каж­ дого 8 л/с, которые обеспечат покрытие дождем всего участка. При суммарном расходе импульсных дождева­ телей менее 30 л/с, как показал анализ работы сущест­ вующих импульсных дождевателей, не обеспечивается перекрытие дождем площади в 1 га.

При выборе соотношения длительности выброса, ко­ торая изменяется в ограниченных пределах (1—4 с), и длительности накопления объемов воды, соответствую­ щих требуемой удельной водоподаче, следует руководст­

на основании гидравлических расчетов заполнения рас­ средоточенных по сети гидроаккумуляторов и распрост­

вующий началу заполнения гидроаккумуляторов. Потери'

68

(насос, трубопровод, импульсные дождеватели) и характер изменения радиуса действия импульсно­ го дождевателя при падении давления.

напора в это время значительны. По мере заполнения гидроаккумулятора будет уменьшаться расход QB в си­ стеме, и выброс накопленного объема дождевателями будет проходить при напоре Я в и минимальных потерях, соответствующих этому расходу. Радиус распределения дождя будет меняться с уменьшением напора от Р в до Р3- Заполнение всех гидроаккумуляторов происходит во вре­ мени неодинаково ввиду разницы потерь напора в сети. Характер процесса заполнения группы гидроаккумулято­ ров (4 шт.) на одном поливном трубопроводе показан на рисунках 29 и 30. Графики, характеризующие изменение давления и подводимого расхода к каждому импульсно­ му дождевателю, установлены расчетом с использовани­ ем разработанного алгоритма решения подобных задач на ЭВМ «Наири». Экспериментально установлена доста­ точно высокая достоверность и точность таких расчетов. Фактическая и расчетная продолжительности заполне­ ния гидроаккумуляторов практически не разнились меж­ ду собой.

Расчёт поливных и зонных трубопроводов сводится к установлению их диаметров, обеспечивающих пропуск нужного объема воды для заполнения всех гидроаккуму-

69