Ведомость укомплектованного графика поливных расходов

 

 

Культура	Площадь, занятая культурой, га	Номер полива	Поливная норма, м^3/га	Сроки полива	Продолжительность полива, сут.	Поливной расход, л/с*
начало	конец

 

* для капельного орошения - м³/ч.

 

6.РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИКИ ПОЛИВА

 

Обоснование применимости дождевальных устройств природным и хозяйственным условиях орошаемого участка

Выбор дождевальных устройств, том числе и дождевальной машины, наиболее подходящих для полива заданного орошаемого участка, проводят на основании анализа:

- соответствия средней интенсивности дождя, впитывающей способности почвы и требований орошаемых культур;

- соответствия размеров и конфигурации орошаемого участка основным параметрам дождевального устройства;

- климатических и топографических условий, в первую очередь уклона местности и сложности рельефа на участке;

- технико-экономических и эксплуатационных показателей дождевальных устройств.

Для полива применяют дождевальное устройство, обладающее наибольшим числом положительных показателей для конкретных условий.

При заданном дождевальном устройстве студент должен обосновать его применимость для условий проектируемого участка. Обоснование строится на сравнении оптимальных условий для применения заданного дождевального устройства с условиями орошаемого участка.

Двухконсольные дождевальные агрегаты с забором воды из открытой оросительной сети (типа ДДА-100МА) применяют в районах со скоростью ветра до 6 м/с; на почвах со скоростью впитывания в первый час 10-30 см/ч с глубиной почвенной толщи 0,5-1,5 м; при оптимальных уклонах 0,01-0,03; допустимой глубине залегания незасоленных грунтовых вод 1,5 м, минерализованных - 3 м; допустимой минерализации грунтовых вод 1.5-3 г/л; при обеспеченности водой (отношение стока водоисточника к требуемой водоподаче) - 2-10, ординате гидромодуля - 0,2-0,6 л/(с∙га), удельной площади поливных земель на 1 рабочего до 5 га.

Широкозахватные дождевальные машины типа "Волжанка", "Ока", "Днепр" применяют в районах со скоростью ветра до 5 м/с; на почвах со скоростью впитывания в первый час 5-30 см/ч с глубиной почвенной толщи 0,5 м; при оптимальных уклонах 0-0,02; при допустимой глубине залегания незасоленных грунтовых вод 1,5 м, соленых - 3 м; допустимой минерализации грунтовых вод 1,5-3 г/л; при обеспеченности водой - 1-10, ординате гидромодуля – 0,2-0,7 л/(с∙га), удельной площади поливных земель на 1 рабочего до 15 га.

Широкозахватные дождевальные машины, работающие по кругу, типа "Фрегат", применяют в районах со скоростью ветра до 8 м/с; на почвах со скоростью впитывания в первый час 5-30 см/ч с глубиной почвенной толщи 0,5 м; при оптимальных уклонах 0-0,03; при допустимой глубине залегания незасоленных грунтовых вод 1,5 м, соленых - 3 м; допустимой минерализации грунтовых вод 1,5-3 г/л; при обеспеченности водой - 1-10, ординате гидромодуля – 0,4-0,9 л/(с∙га), удельной площади поливных земель на 1 рабочего до 20 га.

 

Расчет элементов техники полива

При поливе дождевальными устройствами определяют интенсивность искусственного дождя, продолжительность полива, производительность дождевальных машин, их количество, необходимое для полива культур севооборота.

Расчет элементов техники полива ведут по 4 группам дождевальных устройств:

1. Дождевальные устройства со стационарно расположенными насадками, поливающими площадь с одной позиции непрерывно в течение всего полива; стационарно стоящие на одной позиции дождевальные крылья со струйными насадками, вращающимися вокруг вертикальной оси ("Волжанка", "Радуга").

2. Дождевальные устройства со струйными насадками, вращающимися вокруг вертикальной оси (ДДН-70, ДДН-100).

3. Дождевальные устройства, поливающие в движении по кругу ("Фрегат").

4. Дождевальные устройства, поливающие в движении (ДДА-100 МА).

Основой расчетов является интенсивность и слой дождя. При этом для дождевальных устройств первой, второй и третьей групп используют среднюю интенсивность дождя, четвертой - слой дождя, выливаемый за один проход.

Среднюю интенсивность дождя для дождевальных устройств первой, второй и третьей групп ρ_ср. определяют по формуле:

 

ρ_ср. = 60 ∙ Q/A_sp, (19)

где

Q - расход воды аппаратом, машиной, л/с (прил.);

A_sp - площадь одновременного захвата дождем, м².

Для первой группы A_sp = a ∙ b (a -ширина крыла машины, b - расстояние между гидрантами).

Для второй группы A_sp = π ∙ R ∙ n / m (R - радиус действия насадки, м; n - частота вращения насадки, мин.; m - коэффициент, учитывающий перекрытие дождем со смежных позиций: при поливе по квадратам m = 1,57, по треугольнику - m = 1,2).

Для третьей группы A_sp = l(b+S) (l и b соответственно длина и ширина полосы увлажнения при стационарном положении агрегата с учетом перекрытия со смежных позиций, м; S - путь агрегата за 1 мин., м).

Для определения возможности образования поверхностного стока и развития ирригационной эрозии средняя интенсивность дождя сравнивается со скоростью впитывания воды в почву К (прил. 16). Средняя интенсивность дождя должна быть меньше скорости впитывания воды в почву ρ_ср. < К.

Продолжительность полива - время подачи на увлажняемую площадь заданной поливной нормы, определяется по следующим формулам:

Для первой группы

t_поз = m/10 ∙ ρ_ср. = m_о/ ρ_ср., (20)

(m - поливная норма, м³/га, m_о - поливная норма, мм, ρ_ср. - средняя интенсивность дождя).

Для второй группы

t_поз = m_о/ ρ_ср. ∙ n ^-1, (21)

(n - частота вращения насадки, с).

Для дождевальных машин типа "Фрегат" (третья группа) поливная норма должна быть вылита за один оборот. Поэтому в зависимости от поливной нормы определяют время одного оборота.

t_поз = w_поз ∙ m / 10 ∙ 60 ∙Q ∙ K, (22)

(w_поз - площадь, поливаемая за оборот, м²; m - поливная норма, м³/га, Q - расход машины, л/с, К - коэффициент полезного использования времени за период полива).

Для четвертой группы сначала устанавливают число проходов агрегата вдоль оросителя или его участка (бьефа): n_прох = m_о / h_p, (m_о - поливная норма, мм, h_p - слой дождя, выливаемый за один проход, мм).

Полученное значение округляют до целого нечетного числа и пересчитывают поливную норму m_о" = n_прох ∙ h_p. Число проходов должно быть нечетным, чтобы исключить холостой проход к очередному бьефу.

Время работы агрегата на одном бьефе t_бьефа = (n_прох" ∙ t_прох) / К_бьефа (n_прох" - число проходов, t_прох - время одного прохода, К_бьефа - коэффициент полезного использования времени на поливе за время работы на бьефе. t_прох = l_бьефа / v, где l _бьефа - длина бьефа, v - скорость движения агрегата вдоль бьефа во время полива).

Производительность дождевальных устройств (часовая, сменная, суточная), га, вычисляется по формуле:

A = 3.6 ∙Q ∙ t ∙ K / m∙b, (23)

где

Q - расход дождевального устройства, л/с;

t - продолжительность работы за час, смену или сутки, ч;

K - коэффициент полезного использования времени за этот период;

m - поливная норма, м³/га;

b - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение.

Производительность дождевальных устройств определяется для каждой поливной нормы.

Сезонная производительность дождевальных машин, га, определяется по одной из следующих формул:

1) по расчетной ординате гидромодуля

А_сез = (Q ∙ К_сут / g) ∙ b ∙ K_м ∙ К_б, (24)

2) по поливной норме

А_сез = (8,64 ∙ Q ∙ К_сут ∙ Т / m) ∙ b ∙ K_м ∙ К_б, (24)

где

Q - расход дождевального устройства, л/с;

К_сут - коэффициент, учитывающий возможные потери рабочего времени по независящим от машины причинам, не вошедшие в нормативный баланс времени смены при расчете технически обоснованных норм выработки;

b - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение;

K_м - коэффициент, учитывающий возможность потери времени по метеоусловиям;

К_б - коэффициент, учитывающий возможные потери времени на перебазировки (холостые перегоны машины на исходную позицию);

g - расчетная ордината гидромодуля в критический период водопотребления, л/с;

Т - минимальный межполивной интервал в период пикового спроса на воду, сут;

m - поливная норма, м³/га.

Количество дождевальных машин для полива N определяется по формуле:

N = A_nt/A_сез, (26)

где

A_nt - орошаемая площадь нетто, га;

A_сез - сезонная нагрузка на дождевальную машину, га.

Количество необходимого количества дождевальных машин округляется до целого числа в большую сторону.

 

При капельном способе орошения определяют продолжительность полива, производительность системы капельного орошения.

2.78. Расчетный суточный расход воды, подаваемой на капельное орошение, следует определять по формуле

где t - продолжительность полива, ч;

- максимальный часовой расход воды на полив, куб.м/ч;

- расход воды, куб.м/сут, на собственные нужды узла очистки (на промывки сеток, зернистых загрузок, на мойку территории станции, полив зеленых насаждений вокруг станции и др.) определяется по формуле

здесь k - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды узла очистных сооружений, принимается 0,01-0,03.

 

7.ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТНОГО УЧАСТКА

 

7.1. Организации территории орошаемого севооборотного участка и расположение в плане оросительной сети

Севооборотный орошаемый участок, состоящий из нескольких полей сельскохозяйственных культур, является составной частью орошаемого массива хозяйства. Он является основной расчетной единицей при проектировании внутрихозяйственной оросительной сети.

Главными элементами внутрихозяйственной оросительной сети являются: водоисточник (если орошение ведется на местном стоке), насосная станция, хозяйственный канал (трубопровод), распределительные каналы (трубопроводы), оросительные каналы или полевые трубопроводы, гидротехнические сооружения.

Насосная станция осуществляет забор воды в хозяйственный канал (трубопровод): при поливе на местном стоке - из водоисточника, на крупных оросительных системах - из межхозяйственного канала (трубопровода), иногда из магистрального канала.

Распределительные каналы (трубопроводы) предназначены для подачи и распределения воды между севооборотными участками, а оросительные каналы или полевые трубопроводы подают воду к дождевальным машинам.

Гидротехнические сооружения - шлюзы-регуляторы, подпорные сооружения, перепады, быстротоки, водовыпуски, распределительные колодцы и др. служат для регулирования расходов и уровней воды в сети, водоучета и водораспределения, сопряжения отдельных участков каналов; сбросные каналы (колодцы) - для опорожнения оросительной сети от воды.

Организация территории орошаемого севооборотного участка предполагает рациональное размещение полей севооборота в соответствии с ее рельефом. При этом должны быть определены границы и площади севооборотного участка, полей севооборота, дорог, лесополос, расположение оросительной сети и гидротехнических сооружений.

Границы севооборотных участков необходимо устраивать по возможности прямолинейными с учетом существующих или проектируемых магистрального, межхозяйственного и внутрихозяйственных каналов (трубопроводов), линий электропередач, дорог и др. Поля севооборотов должны быть прямоугольной формы. Несоблюдение этих правил возможно только как исключение в условиях сложного рельефа местности или примыкания к естественным границам реки,

озера, оврага.

При прямоугольной форме полей севооборота, их длина в направлении продольных обработок почвы должна быть не менее 500 м, соотношение сторон - не более 1:3.

Размеры полей и севооборотного участка в целом должны быть строго увязаны с параметрами дождевального устройства, принятого для полива участка.

Для дождевальных машин "Волжанка" (ДКШ-64) и "Днепр" (ДФ-120) одна сторона поля должна быть кратной длине секции дождевального крыла, другая - расстоянию между гидрантами на оросительном трубопроводе. Длина поля в направлении движения дождевальных машин определяется на основе их сезонной нагрузки:

L = F_сез/l_кр, (27)

где

L - длина поля, м;

F_сез - сезонная нагрузка дождевальной машины, м;

l_кр - длина крыла дождевальной машины, м.

Для дождевальной машины "Фрегат" размеры поля должны быть кратными длине крыла машины - 1:1 или 1:2. Поля на севооборотном участке могут быть размещены по двум схемам. По первой схеме неподвижные опоры размещаются в вершинах квадрата, по второй - в вершинах треугольника. Коэффициент земельного использования при первой схеме (КЗИ) равен 0,82-0,84, при второй – 0,91-0,93.

Для дождевального агрегата ДДА-100МА размер поля в направлении расположения крыльев должен быть кратным длине полосы дождя, а в направлении временных оросителей - их длине (500-1000 м).

После установления границ полей севооборотного участка осуществляют расположение в плане оросительной сети. При этом помимо границ полей учитывают условия работы дождевальных или поливных устройств, рельеф участка. Например, при использовании дождевальной машины ДКШ-64 при проектировании полевой трубопровод располагают по середине поля севооборотного участка или между смежными полями, а дождевальные крылья - по обе стороны от полевого трубопровода. Расстояние между полевыми трубопроводами принимается равным ширине захвата этой дождевальной машины.

В зависимости от принятого для полива дождевального устройства оросительная сеть проектируется закрытой или комбинированной.

Оросительная сеть проектируется закрытой, если полив осуществляется дождевальными машинами "Фрегат", "Волжанка", "Днепр", комбинированной - при поливе дождевальными машинами ДДА-100МА, ДДН-70, ДДН-100, "Кубань".

Оросительная сеть, обеспечивающая подвод поливной воды к севообороту и ее распределение по полям, чаще всего включает распределители второго порядка: хозяйственные, внутрихозяйственные и участковые. При закрытой оросительной сети поливная вода из участковых трубопроводов подается в полевые трубопроводы, подводящие ее к дождевальным машинам. При комбинированной оросительной сети вода из участкового распределителя подается во временные оросители.

Подземные трубопроводы в плане располагают по трем основным схемам: Т-образной, Ш-образной и П-образной.

Если участок имеет квадратную или близкую к ней форму, то наиболее оптимальной по расходу труб и капитальным вложениям будет Т-образная, затем Ш-образная и на последнем месте - П-образная схема.

Если участок вытянут от водоисточника или расположен вдоль него, то наиболее целесообразны Т- и П-образная схемы.

Оросительная сеть может быть тупиковой, попарно закольцованной и полностью закольцованной.

Для выбора схемы сети можно пользоваться графиком (см. рис. 3).

Поливные трубопроводы, подающие воду непосредственно в дождевальные машины, располагают прямолинейно и параллельно друг другу. Поливные трубопроводы при использовании широкозахватных машин должны отходить под прямым углом к распределительным трубопроводам.

Закрытую оросительную сеть располагают по двум основным схемам - с односторонним и двусторонним расположением полевых трубопроводов по отношению к распределительному трубопроводу. В первой схеме поливные трубопроводы желательно располагать по наибольшему уклону, во второй - в направлении горизонталей. Полевые трубопроводы могут быть тупиковыми или закольцованными. Выбор схемы расположения сети зависит от размещения полей севооборота, рельефа поверхности, направления перемещения дождевальных устройств при поливе.

В проекте должно быть рассмотрено несколько вариантов расположения оросительной сети. Окончательный вариант выбирается на основе технико-экономического сравнения вариантов. Критерием оценки может быть принята стоимость строительства оросительной сети с учетом марки и диаметра труб.

Заканчивается организация территории орошаемого севооборотного участка проектированием дорог, лесных полос и водосборно-сбросной сети.

На севооборотном участке орошения проектируют дороги нескольких категорий: межхозяйственные, внутрихозяйственные, полевые и эксплуатационные.

Межхозяйственные и внутрихозяйственные дороги прокладывают вдоль хозяйственных распределителей или водосборных каналов. Ширина полотна дорог 6,5 м. Для отвода поверхностных вод с дорожного полотна и сбросных вод с орошаемой территории у дорог устраивают кюветы трапецеидального или треугольного сечения глубиной 0,3-0,8 м с продольным уклоном не более 9-10%, но не менее 0,003.

Полевые дороги проектируют по границам полей севооборотного участка, вдоль участковых и внутрихозяйственных распределителей. Они служат для вывоза с полей сельскохозяйственной продукции, подвоза удобрений, проезда сельскохозяйственной техники на все поля. Ширина двускатного полотна 6,0 м, односкатного – 5,0 м.

Эксплуатационные дороги предназначены для обслуживания и ремонта дождевальных машин, гидротехнических сооружений и трубопроводной арматуры. Ширина земляного полотна 5,0 м.

Лесные полосы на мелиоративных системах выполняют полезащитную, водоохранную, почвозащитную и озеленительную функции. Их располагают по границам севооборотного участка, внутри участка они могут располагаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном (основном) - поперек преобладающих ветров, поперечном (вспомогательном) - перпендикулярно продольным. Продольные полезащитные полосы устраивают трехрядными, поперечные - двухрядными. Расстояние между продольными полезащитными лесополосами не должно превышать 800 м, поперечными - 2000 м, на песчаных почвах - 1000 м. Деревья в лесополосе высаживают с расстояниями между рядами 1,5-3,0 м. Крайний ряд следует располагать на расстоянии 2,0 м от трубопровода, 2,5-3,0 м от бровки кювета дороги.

Для сброса поверхностного стока естественных осадков, оросительной воды при технологических нарушениях водопользования, опорожнении оросительной сети проектируют водосбросную сеть, состоящую из полевых водосбросных каналов в виде кюветов вдоль дорог и хозяйственного водосбросного открытого канала, располагаемого в естественном понижении.

Организация территории орошаемого севооборотного участка: размещение полей, оросительной сети (два варианта), дорог, лесных полос, сбросной сети, представляется в виде плана участка в масштабе 1:10000 (1:5000).