Внутрипочвенное орошение и субирригация

При внутрипочвенном орошении поливная вода подводится с некоторой глубины непосредственно в корнеобитаемый слой при помощи увлажнителей различных конструкций. При этом обеспечивается хорошая аэрация почвенного слоя, на протяжении всего вегетационного периода поддерживается заданная влажность почвы без значительных потерь воды.

Внутрипочвенное орошение наиболее эффективно в районах с дефицитом оросительной воды и в первую очередь в хозяйствах, где на орошение можно использовать хозяйственно-бытовые и животноводческие стоки.

Существует несколько разновидностей внутрипочвенного орошения. По напору в сети различают напорные с гравитационно-капиллярным увлажнением, низконапорные с капиллярно-гравитационным увлажнением и адсорбционные (вакуумные) с капиллярным увлажнением почвы. Наибольшее распространение получили низконапорные системы.

Системы внутрипочвенного орошения по продолжительности нахождения увлажнительной сети на участке делятся на стационарные, полустационарные с мобильными инъекционными машинами, стационарно-сезонные (кротовые увлажнители, микропористые увлажнители), временные для одноразового пользования (кротование). Наиболее распространены стационарные системы.

По конструкции увлажнительной сети они бывают с трубчатыми пористыми увлажнителями (гончарные и керамические трубки); трубчатыми перфорированными увлажнителями; инъекционными устройствами (гидробуры, гидропушка для бесконтактной инъекции, культиваторы с полыми сошниками-инъекторами). Наиболее распространены системы с трубчатыми перфорированными увлажнителями.

Элементы техники орошения: глубина заложения увлажнителей (0,4…0,6 м); напор в увлажнителях (0,2…0,5 м); удельный расход увлажнителей (0,02…0,33 л/с на 100 м длины); длина увлажнителей (50…200 м); расстояние между увлажнителями (1,0…3,5 м); продолжительность полива.

На величину элементов техники внутрипочвенного орошения влияют водопроницаемость почв, уклон, сложность микрорельефа, мутность воды. От принятых элементов техники орошения зависит качество полива, которое оценивается равномерностью увлажнения по длине, глубиной неувлажняемого слоя почвы, глубинной утечкой воды.

Длину увлажнителя можно определить по зависимости l = Q/vf, где Q – расход в голове увлажнителя, м³/с; v – скорость впитывания воды в почву, м/с; f – смоченный периметр увлажнителя, м.

Продолжительность полива можно найти по формуле

, (2.47)

где m – поливная норма, м³/га; ω – орошаемая площадь, га; q – расход воды, подаваемой одним увлажнителем, м³/ч; n - количество увлажнителей.

Расход увлажнителя на метр длины q _уд= ah, где a - параметр, зависящий от водно-физических свойств почвы и степени перфорации увлажнителей; h – пьезометрический напор в увлажнителе, м.

Параметр a определяют по зависимости

, (2.48)

где Т - количество тактов водооборота; В – расстояние между увлажнителями, м; t - межполивной период для самого напряженного по водопотреблению месяца, сут; h_р - расчетный напор над осью увлажнителя, м.

Конструкция системы. Система внутрипочвенного орошения состоит из насосной станции, очистных сооружений, распределительной и увлажнительной сети, водовыпускных сооружений, водоотводного аэрационного трубопровода, контрольно-вентиляционных сооружений.

Очистка оросительных вод осуществляется сетчатыми и гравийными фильтрами, а сточных вод – в специальных отстойниках различных конструкций.

В качестве увлажнителей рекомендуется применять полиэтиленовые трубы диаметром 20…40 мм. Длина их принимается 150…200 м. При этой длине увлажнителей обеспечивается равномерное увлажнение почвы. Расстояние между увлажнителями на среднесуглинистых и глинистых почвах принимается для овощных и кормовых культур - 1,25…2 м; для ягодников (малина, смородина) и виноградников - 2,5…3 м; для плодовых насаждений - 3…3,5 м.

Водоотводная аэрационная сеть предназначена для отвода и сброса оросительной воды из увлажнительной и оросительной сети при переувлажнении корнеобитаемого слоя из-за затяжных дождей или при весеннем снеготаянии. Она также выполняет роль аэрационной сети в межполивной период, когда воздух через открытые наблюдательные колодцы (колодцы-стояки) аэрирует почву. Во время полива через эту сеть и открытые аэрационные колодцы свободно уходит вытесняемый водой воздух. Увлажнительные трубопроводы соединяются с оросительной и водоотводной аэрационной сетями с помощью патрубков из гончарных труб.

Капельное орошение. Капельное орошение является особой разновидностью внутрипочвенного орошения, при котором поливная вода по трубопроводам через специальные микроводовыпуски (капельницы) подается малыми расходами (каплями) непосредственно в корнеобитаемую зону растений.

Основные достоинства капельного орошения: экономия оросительной воды; локальное увлажнение почвы только в зоне размещения корневой системы; отпадает необходимость планировки; возможна подача вместе с оросительной водой удобрений и ядохимикатов; незначительные энергозатраты; отпадает необходимость в дренаже.

Основные недостатки: засорение отверстий капельниц примесями и отложениями солей; неравномерность распределения воды при значительных площадях системы; повреждение пластмассовых трубопроводов грызунами; высокие капиталовложения в строительство.

Мировая площадь капитального орошения в 1982 г. превысила 450 тыс. га. Капельное орошение применяют в основном для полива плодовых насаждений и виноградников в Украине, в Молдавии, Таджикистане и др.

К элементам техники капельного орошения относятся: очаг увлажнения; контур увлажнения; расход капельницы; количество и схема расположения точек водоподачи в очаге увлажнения; равномерность распределения оросительной воды капельницами; схема расположения капельниц на орошаемой площади; площадь увлажнения. Очаг увлажнения определяется размерами увлажненного пятна на поверхности почвы и глубиной контура увлажнения, которые зависят от воднофизических свойств почвы, предполивной ее влажности, продолжительности полива, интенсивности испарения.

При капельном орошении увлажняется не вся площадь, а только часть ее. В качестве ориентировочных рекомендаций можно принимать для многолетних насаждений с густотой посадки до 1 тыс. корней на 1 га площадь увлажнения, равную 30% от общей площади. В районах, где орошение дополняет естественные осадки, может увлажняться 20% площади посевов.

Система капитального орошения состоит из следующих основных элементов: водозаборного и напорообразующих узлов, фильтра, устройства для подачи удобрений, пульта управления, магистрального, распределительных и поливных трубопроводов, капельниц, датчика необходимости полива.

Основным конструктивным элементом системы, определяющим ее основные параметры, являются капельницы (табл. 2.7).

 

 

Таблица 2.7 - Характеристика основных типов капельниц-водовыпусков

Показатели	Молдавия-1	Украина-1	Коломна-1	Таврия	УкрНИИОС
Тип	Саморегулирующаяся	Самоочищающаяся	Гидропневмо-аккумуляторная	Поплавковая	Мембранная
Режим работы	Непрерывный	Непрерывный	Импульсный	Непрерывный	Непрерывный
Площадь полива, м^2	До 6,0	До 6,0	До 10,0	До 6,0	До 5,9
Рабочее давление в сети, КПа	100…200	100…240	150…300	40…80	200…350
Расположение	Надземное	Надземное	Надземное	Надземное	Надземное
Расход, л/с	0,017	0,028	0,034	0,018	0,0073
Материал	Полимеры	Полимеры	Полиэтилен	Полиэтилен	Полимеры

 

Из поливного трубопровода вода через отверстие поступает в капельницу, где, проходя через решетки и дроссель, подается по выпускным микротрубкам в корневую систему локально в одну или две точки. При работе на мутной воде капельница может самоочищаться, пропуская твердые включения, содержащиеся в воде. После пропуска твердого включения размер отверстий дросселя восстанавливается.

Наиболее простыми сооружениями для частичного осветления воды могут служить бассейны или отстойники. Для задержания частиц диаметром менее 10 мк применяются песчано-гравийные фильтры и фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой (ФПЗ). Такой фильтр представляет собой трубу диаметром 240…1200 мм и высотой до 3 м, заполненную полистирольными плавающими гранулами. Вода подается под напором и, перемещаясь сверху вниз через зернистый слой гранул с большой свободной поверхностью, очищается от грубодисперсных и коллоидных загрязнений. Фильтр легко очищается подачей воды под напором снизу вверх.

Внутрихозяйственная оросительная сеть проектируется, как правило, тупиковой из полиэтиленовых труб диаметром 16…50 мм. Расположение их может быть как подземным, так и наземным. Расстояние между поливными трубопроводами устанавливают в соответствии с шириной междурядий или расстоянием между рядами деревьев. Оно изменяется от 0,7…0,0 для пропашных культур до 4,5…8 м – для плодово-ягодных.

Для систем непрерывного капельного орошения при заданной длине поливного трубопровода расчет сводится к определению наименьшего диаметра труб, при котором обеспечивается равномерная раздача воды. Гидравлический расчет остальных звеньев оросительной системы ведется по обычным формулам гидравлики с использованием известных приемов.

Субирригация (подземное орошение) – это способ увлажнения пахотного слоя почвы за счет капиллярного подпитывания путем подъема и поддержания необходимого уровня грунтовых вод.

Варианты субирригации: шлюзование (подпор) сбросных, дренажных и оросительных каналов; подача оросительной воды по сильнофильтрующим каналам, а также по проложенным на небольшой глубине (0,5…0,6 м) трубчатым увлажнителям; регулирование естественного оттока грунтовых вод; подпитывание артезианскими водами путем прорезывания водонепроницаемого слоя.

Подземное орошение применяется для влаголюбивых растений с глубокой корневой системой на территориях с естественным плоским безуклонным рельефом, однородными, незасоленными, с хорошими капиллярными свойствами почвогрунтами, неглубоким залеганием пресных грунтовых вод. Подземное орошение шлюзованием применяется на осушительно-увлажнительных системах на почвах, подстилаемых хорошо фильтрующими грунтами. В зоне орошаемого земледелия на территориях, сложенных тяжелыми почвогрунтами, при высоком уровне минерализованных вод со слабой отточностью может применяться подземное орошение по дренам-увлажнителям после опреснения почвогрунтов и грунтовых вод. Над зеркалом грунтовых вод в этом случае создается слой пресных вод, которые, перемещаются по капиллярам опресненных почвогрунтов, поступают в корневую систему растений.

 

2.11. Проектирование в плане оросительной сети