Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование и совершенствование системы капельного орошения на склоновых землях

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование и совершенствование системы капельного орошения на склоновых землях"

гИРГИЗШЛ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬаЛШЗЛЛСТЗЕШШ ИНСТЛТУТ им. К.Л.СКРЯЫНА

На правах рукописи ЛКРОМОВ ИСЛ0ШШ1 ИСТАИОВЛЧ

УДК 631.674.6

ЛССЛЕДОЗАНЛЕ Л СОЗЕРШЕЖТЗОВАНЛЕ СЛСТЕШ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕШЛ НА СЮЮНОЗЫХ ЗЕМЛЯХ

06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Билкек. 1991

Работа выполнена в Таджикской ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте.

Научный руководитель - заслуженный изобретатель Таджикской ССР,

кандидат технических наук, доцент Н.К.Нурыатов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор кафедры сельскохозяйственных и гидротехнических мелиорации Киргизского СХЯ Б.Г.Коваленко - зав.лабораторией BHHüKAlC, кандидат технических наук К.М.Кулов Ведущее предприятие - институт "Таджикгипро водхо з"

Защита состоится " 2.Q " улСд^ра 1991 года в /У часов на заседании Специализированного Совета tí 120.77.07 при Киргизском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте ям.К.И.Скрябина по адресу:

720453, ГСП, г.Бишкек, ул.Коммунистическая, 68

С диссертацией можно, ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ^о" луЧ^У-*» 1ЭЭ1 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук

Б.й.Талмаза

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время основная часть зе-эль Таджикской ССР, подлежащих орошению, расположена на предгорье и горных склонах. В большинстве своем эти земли орошаются по-грхностным способом, который имеет ряд недостатков, главными из зторых являются: большой непроизводительный расход поливной воды, >зникновение ирригационной эрозии почв и низкая производитель->сть труда поливальщика.

В свете изложенного весьма актуальное значение приобретает лельное орошение, позволяющее в значительной мере экономить во-ме ресурсы, исключить ирригационную эрозии почвы, повысить про-водительность труда поливальщика и т.д.-

Существуют различные системы капельного орошения (СКО). Од-ко, применение этих систем ограничивается рядом причин, основны-из которых являются: потребность в тонкой очистке поливной во; необходимость дополнительного насосно-силового оборудования,

0 требует больших капиталовложений; сравнительно низкая равно-эность водораспределения при больших перепадах местности.

Уменьшить требования СКО к тонкой очистке поливной воды воз-шо при увеличенном диаметре водопроходного отверстия капельно-водовыпуска. Последний применяется при работе СКО в низконапор-

1 режиме. Таким требованиям вполне отвечает разработанная в ркикском СМ низконапорная капельная система "Таджикистан-1", С "Т-Г).

Доследования НКС "Т-1", проведенные нами в производственных овиях показали, что этой системе присущи некоторые недостатки, астности, сравнительно низкая пропускная способность распреде-ельного и поливного трубопроводов, не обеспечен процесс авто-изации водораспределения и самопромывки сети, подверженность ельного водовыпуска засорению и т.д., приводящие к снижению

- г -

надежности системы и ограничению ее широкого применения.

Для устранения перечисленных недостатков и повышения работоспособности НКС "Т-1" требуется проведение дополнительных исследований; разработать новые, усовершенствовать существующие элементы системы, чему посвящена данная работа.

Тема диссертационной работы соответствует целевой комплексной программе научно-исследовательских работ ОД.0.34 ГКНТ, а также проблеме 0.02.16.01 отраслевой программы Министерства водохозяйственного строительства СССР.

Цель работы. Целью исследований является изучение опыта эксплуатации НКС "Т-1" в производственных условиях, усовершенствование ее элементов и разработка средств, обеспечивающих автоматизацию технологических процессов поливов и промывки поливной сети.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи: проведение комплекса полевых исследований НКС "Т-1"; разработка конструкции элементов обеспечивающих автоматизацию технологических процессов поливов и промывки поливных трубопроводов; разработка микроводовыпуска, обеспечивающего равномерное распределение воды по длине поливного трубопровода и предупреждающего доступ паукообразных в его водопроходной канал; усовершенствование конструкции поливного трубопровода, позволяющего увеличить его рабочий расход; разработка элементов узла очистки, позволяющих расширить масштаб применения системы; разработка методики инженерного расчета усовершенствованных элементов и схемы расположения усовершенствованной низконапорной капельной системы (УНКС); определение экономической эффективности УНКС.

Научная новизна. Разработан новый распределительный трубопровод с - гидрантами-авторегуляторами (положительное решение по заявке № 4Щ4о13/1о-062002) обеспечивающими автоматическую раздачу во; в участковые и далее в поливные трубопроводы; разработан новый

микроводовыпуск (положительное решение по заявке № 46413018/15 --052676) позволяющий обеспечить высокую равномерность распределения воды и надежную водоподачу по орошаемой площади; усовершенствована конструкция поливного трубопровода, позволяющая увеличить его рабочий расход; разработано устройство (положительное решение по заявке № 4381009/15) обеспечивающее автоматическую промывку трубопровода; предложены элементы узла очистки, обеспечивающие 'увеличение масштаба применения системы; разработана схема расположения элементов УНКС; разработана методика расчета усовершенствованных элементов с использованием полученных теоретических и эмпирических зависимостей.

Практическая ценность. Усовершенствованная низконапорная капельная система позволила обеспечить автоматизацию технологических процесов проведения поливов и промывки сети и тем самым повысить производительность труда оператора-поливальщика, снизить капиталовложения на строительство капельной системы и эксплуатационные затраты.

Реализация результатов. Усовершенствованная низконапорная капельная система построена в совхозе "коминтерн" Ленинского района на площади 4 га и внедрена .в проектах' по орошению земель совхоза > 7 Гиссарского района и совхоза "Шохин" Шурабадского района на площади 220 га.

На защиту выносятся: новые разработанные и усовершенствованные конструкции элементов системы, обеспечивающие автоматизацию технологических процессов проведения поливов и промывки сети; методика инженерного расчета разработанных и усовершенствованных элементов; схема расположения элементов и экономическая эффективность УНКС.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях Таджикского СМ (1984-1991 гг.), на республи-

канских научных конференциях молодых ученых и специалистов, посвященных 70-летию Великой Октябрьской Социалистической революции и Компартии Таджикистана, на научно-технических советах ММ и ВХ республики, а также на координационном совещании по капельному орошению (Севастополь, 1989 г.).

Объем работы. Диссертация изложена на /^страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, спи ка использованной литературы. В нее включены 14 таблиц, 37 рисуь ков и приложения. Список использованной литературы содержит 146 наименований, в том числе 26 на иносхранном языке.

СОДЕРЖАБЛа РАБОТЛ

Первая глава диссертации посвящена современному состоянию вопроса. Приводятся характеристики и особенности оросительных си тем примените лью, к склоновым землямИзложены результаты приме-, нения существующих способов полива сельскохозяйственных культур на этих землях и обоснована предложенная система орошения.

Выбор системы орошения зависит от способа и техники полива, на применение которого большую роль оказывают уклоны участков, длина склона и т.д.

На основе анализа работ отечественных и зарубежных авторов был сделан вывод, что наиболее эффективным и прогрессивным способом полива садов л виноградников на склоновых землях является капельное орошение.

3 работе анализированы основные системы капельного орошения (СКО), работающие как при больших, так и при низких напорах.

Анализ этих систем позволил сделать вызод, что низконапорньк капельные системы (ННС) имеют преимущество по сравнению с высоконапорными. Сопоставление и анализ существующих в настоящее время

НКС показал некоторое преимущество НКС "Т-1", разработанной в Таджикском СХИ. Она обеспечивает сравнительное выравнивание напоров и расходов и рекомендуется применять при уклонах до .0,20.

Однако, предварительные исследования НКС "Т-1" показали, что данная система также имеет ряд недостатков. Для совершенствования системы требуется дальнейшее ее производственное исследование, в процессе которого выявляются все факторы, отрицательно влияющие на ее работу и элементы снижающие работоспособность и ограНичиваю-цие масштабы применения системы. С учетом этого сформулированы дели и задачи исследований.

Вторая глава диссертации посвящена производственным исследованиям №£"1-1". Приводятся природно-климатические условия объекта, методика проведения и результаты полевых опытов и пути совершенствования системы.

Полевые опыты проводились в совхозе "Коминтерн" Ленинского района. Опытно-производственный участок (ОПУ) по почвенно-рельеф*. ным и климатическим условиям является характерным для всей Гиссар-ской долины Таджикистана. ОПУ имеет сложный, рельеф с уклонами 0,03-0,20. .

Исследования проводились по следующей методике. Оценка качества водораспределения капельными водовыпусками проводилась согласно методики предложенной профессором Науменко й.й. по коэффициенту расчетной равномерности (Кр). Однако, потребовалось внести поправку в зависимость по определению Кр, которая имеет вид:

,КР=КТ-КС (I)

'де Кт - коэффициент технологической равномерности капельниц, который является характеристикой качества капельного водо-вьшуска.

- б -

где И ?«<»«" минимальшй и максимальный расходы капельниц;

т)а - коэффициент вариации расходов >

Кс - коэффициент изменения расхода воды в капельницах вдоль поливного трубопровода.

где % - расход воды соответствующий напору соответственно в начале и в конце трубопровода, работающего при больших статических напорах; * - средний расход капельных водовыпусков, установленных по длине трубопровода. Анализ зависимости (3) показывает, что в правую ее часть входят расхода воды характеризующие изменение напора по длине поливного трубопровода, т.е. данная зависимость применима при оценке равномерности в СКО, работающей в высоконапорном режиме, а НКС "Т-1" работает в низконапорном режиме, и в поливном трубопроводе шпор колеблется в пределах до 0,1-0,2 м. А, изменение напора по длине трассы колеблется в'незначительных пределах. Исходя из этого, вместо коэффициента Кс нами использован известный коэффициент равномерности водоподачи по длине поливного трубопровода ( Ки ).

где - средний из 25 % минимальных расходов капельниц; С{а- средний расход капельниц по данным всех измерений.

Итак, расчетная равномерность распределения расходов капельными водовыпусками НКС "Т-1" определялась по формуле:

Кр- КГ'К * (О)

Вероятность безотказной работы капельных водовыпусков при 90 %-ной доверительной вероятности определялась по известной формуле:

0.90У

где Пд(1)~ количество капельниц, расходы которых вшши за пределы доверительного интервала.за время £ ;

У - общее количество капельниц.

Пробы воды для определения ее мутности брались при поступлении в узел очистки и при выходе из него, в начале, середине и в конце участкового трубопровода, при поступлении в исследуемое поливные трубопроводы, из первой и далее каждой пятой капельницы по длине поливного трубопровода. Объем проб составлял один литр, частота взятия проб - через каждые пять часов в течение полива. После окончания полива двухметровые секции поливного трубопровода снимались и содержимое выливалось в емкость для определения сухого остатка методом выпаривания.

Расход воды определялся объемным способом. Работоспособность авторегулятора постоянного расхода и узла очистки определялась соответственно при изменении горизонта воды в канале из условий поддержания постоянства подаваемого расхода и очистки воды от сравнительно крупных песчаных наносов и плавающего мусора.

Оценка качества водораспределения капельными водовыпусками и исследование характера движения и отложения наносов в поливном трубопроводе проводились при изменчивом уклоне трассы по его длине. При этом поливной трубопровод по,длине разделялся на три оди-

каковых участка, которые имели разные уклоны. Исследования проводились в трех вариантах, которые в начальном, среднем и в концевом участках соответственно имели следующие уклоны: 1-й вариант -0,1; 0,2; 0,05; П-й вариант - 0,2; 0,1; 0,05; Ш-й вариант г- 0,05; 0,1; 0,2. В этих вариантах поливного трубопровода имитировались основные, часто встречающиеся, случаи изменения уклонов в предгорных районах Таджикистана. В качестве контроля принят односкатный поливной трубопровод с уклоном 0,1. Результаты исследований приведены в табл.1.

Таблица I

Гидравлические характеристики капельных водовыпусков установленных по длине поливного трубопровода при изменении уклона его трассы

Варианты : % ; ег9 : : т>ч • Кт \ Ки

Первый 4,76 0,45 0,092" 0,85 0,85 - 0,72

Второй 4,89 0,56 0,115 0,81 0,80 0,65

Третий 4,92 . 0.31 0,063 0,89 0,88 0,78

Контроль • 5,01 0,26 0,051 0,91 0,92 0,84

Как видно из табл.1 изменение уклона трассы влияет на расчетную равномерность ^одораспределения, причем она увеличивается при максимальном уклона трассы в начальном участке (второй вариант).

Анализ исследований движения и отложения наносов в поливном трубопроводе с Л-образными изгибами позволил сделать вувчд о том, что наличие вертикальных изгибов увеличивает процесс нормальной работы капельных водовыпусков при поливе мутной водой. Это объясняется тем, что между изгибами по длине трассы образуются отдельные друг от друга подпорные участки, способствующие отложению сравнительно крупных частиц, т.е. каждый участок при этом служит как микроотстойник. Отложившиеся в поливном трубопроводе наносы

промываются через определенное время.

На остове производственных исследований НКС "Т-1", изложенных в главе 2 можно сделать следующие вывода:

1. Исследованиями установлены следующие конструктивные недоработки элементов этой системы:

- вертикальное расположение сифонного отстойника ограничивает применение системы при различных рельефных условиях (необходим перепад отметок равный высоте отстойника);

- в межполивные периоды паукообразные засоряют водопроходной .канал капельных водовыпусков, а низкий напор в сети не обеспечивает полщю их промывку после пуска воды;

- при подаче относительно больших расходов (до 0,08-0,240 л/с, для диаметров труб соответственно 16-28 мм) происходит сифонное явление и нарушается нормальный режим работы поливного трубопровода. Для обеспечения досифонного режима работы необходимо увеличить диаметр поливного трубопровода. Это в конечном итоге удорожает стоимость строительства сети;

- материалоемкость П-образных гидрантов на распределительном и участковом трубопроводах применяемых в качестве гасителя напора.

2. Опытами выявлено, что равномерность водораспределения капельными водовыпусками этой системы при изменении уклона трассы поливного трубопровода снижается до 65 %. Вероятность безотказной работы капельных водовыпусков при поливе мутной водой снижается до 70-80 а в межлоливные периоды вследствие засорения их водо-проходного канала паукообразными - до 60-70 %.

3. Не обеспечена автоматизация технологических процессов проведения поливов и промывки поливной сети.

4. Отмеченные недостатки НКС "Т-1" могут влиять на формирование урожая и снижать урожайность сельскохозяйственных культур.

Исходя из вышеизложенного, для широкого внедрения системы

требуется:

разработка новы* конструкций элементов системы, обеспечивающих автоматизацию процессов водораспределения и промывки поливной сети; "

- разработка элементов узла очистки, обеспечивающих очистку воды в горизонтальном плане;

- разработка микроводовыпуска, обеспечивающего высокую равномерность водораспределения и предупреждающего доступ паукообразных в его водопроходный канал;

- совершенствование конструкции поливного трубопровода, позволяющего увеличить его рабочий расход и снизить стоимость строительства сети.

3 третьей главе диссертации приведены конструкции элементов и принцип действия усовершенствованной низконапорной капельной системы (УНКС) и теоретическое обоснование разработанных нами элементов, обеспечивающих автоматизацию технологических процессов водораспределения и промывки поливных трубопроводов.

Главными особенностями УНКС (рис.1а) является применение разработанных нами конструкций элементов: узла очистки - кассетный фильтр (Кф) и гибкий горизонтальный.отстойник (ГГО), гидрант-авторегулятор (ГА), микроводовнпуск, промывное устройство (ПУ) и поливной трубопровод 6 усовершенствованными вертикальными изгибами (УШ).

Элементы узла очистки - КФ (рис.16) и ГГО (рис.1в) предназначены для задержания плавающего мусора и взвешенных наносов. Незначительные вертикальные габариты К5 и ГГО позволяют расширить масштабы применения системы. Положительным является то, что при очистке КФ'и ГГО исключается использование,- и тем самым, потери оросительной воды.

Гидрант-авторегулятор (положительное решение по заявке

/0

1 / г

га

ш

гz

г)

¡\

„ж).

Рис Л. а - схема ЖС, б - кассетный фильтр,(КФ); в- гибкий го-риризонтальный отстойник (ГТО); г - гидрант- авторегулятор (ГА); д - микроводовыпуск; е - промывное устройство (ПУ); ж - поливной трубопровод с усовершенствованными вертикальными изгибами (УВИ).

I - КФ; 2 - ГГО; 3 - авторегулятор расхода; 4 - ГА; 5 - распределительный трубопровод С ГА; о - участковый тубопровод с- ГА и выводными патрубками; 7 - поливные трубопроводы с вертикальными изгибами-микроводовыпуска-ми; 8 - ПУ: 9 - микроводовыпуски;. 10 - фильтрующие элементы КФ: II- гибкая, 12- жесткая, 13- поддерживающая сетки; 14- наружные,15- внутренние защитные бортики; 16 - синтетические застежйи; 17 - пуговицы", 1о - замок застежек; 19 - поплавок; 20 - конический клапан; 21-седло; 22 - порщень; 23 - эллипсовидная заслонка; 24 -место подключения поливного трубопровода; 25 - воздуховод; 26.- УЗИ; 27 - .выдвижной патрубок; 28 - крышка; . 29 - противовес: 30 - выводной патрубок; 31 - водовыпук-ное отверстие; 32 - клапан; 33 --трубка.

Рис.2, а - участковый трубопровод с ГА и вквадными патрубками; б - поливной трубопровод с УВИ и ПУ. I - ГА; 2 - место подключения поливного трубопровода; 3 - выводные патрубки; 4 - поливной туболровод; 5 - ПУ; 6 - ыикроводовнпуск; 7 - шпалер; 8 - проволока; 9 - поддерживание кольца.

№ 4834513/15-062002) (рис.1г.) применяется в качестве гасителя напора и как средство, обеспечивающее автоматизацию технологического процесса распределения воды из оросителей высшего порядка к более низшему. Принцип действия ГА основан на сочетании работы эллипсовидной заслонки с поршнем и поплавком и коническим клапаном с щелевым отверстием его стояка.

Микроводовыпуск (положительное решение по заявке № 4845018/15 -052576, рисЛд) представляет собой Д-образный изгиб в восходящей части которой вставлен патрубок, снабженный крышкой и противовесом в нижней его части. Наличие последних позволяет исключить проникновение паукообразных в водопроходной канал микроводовыпус-иа и засорение его ими. Возможность передвижения патрубка вдоль эси восходящей части изгиба позволяет повысить равномерность рас-тределения зоды до 96-98 %. .

Промывное устройство (положительное решение по заявке Ь 4881009/15, рисЛе) предназначено для автоматизации технологи-геского процесса промывки поливного трубопровода. Принцип действия ПУ основан на создании сифонного режима, благодаря которому (беспечивается самопромывка поливной сети.

УВИ (рис Лж) позволяет увеличить рабочий расход поливного Трубопровода путем увеличения напора в начале трубопровода и пода 1аемого расхода в него, и тем самым снизить стоимость системы.

Выведенные нами зависимости по определению параметров ГА ос-гаваны на использовании уравнения моментов сил относительно цента шарнирного крепления эллипсовидной заслонки, т.е.

1Ма = 0 г, г, +Ргг1 - (?)

де ^ я и . £ и гл - равнодействующая всех сил, дей-

ствующих соответственно на поршень; верхнюю и нижнюю части эллипсовидной заслонки и их плечи до центра шарнира, Н ,

Q - вес подвижных элементов, В.

Передвижение поршня происходит.за счет скоростного напора, действующего на него. Поршень изготавливается из полиэтилена, удельная масса которого приблизительно равна удельной массе воды. Поэтому при расчете поршня Архимедовой силой можно пренебречь. Тогда, диаметр поршня ГА определяется по формуле

А& (8)

ч<

о

где ^ - скоростной напор, Н/ы .

Параметры эллипсовидной заслонки определяются из условия полного закрытия водопроходного сечения оросителя при ее расположении под углом 45° к продольной оси трубопровода, При этом ее ширина (сумма длин малой полуоси) равняется внутреннему диаметру трубопровода, а длина (сумма длин большой полуоси) определяется по формуле

^ (9)

К?

где Т)тр- диаметр трубопровода;

£ - угол между эллипсовидной заслонкой при полном закрытии водопроходного'сечения трубопровода и продольной оси последней.

Параметры КФ и ГГО определялись по общепринятым зависимостям и уточнялись на основе данных исследований. Размеры фильтрующих элементов Кф приведены в табл.2. ^

Диаметр и дойна гибкого горизонтального остойника равнялись соответственно 400-500 мм и 4,о-б,0 м.

В четвертой главе диссертации приведены результаты гидравлических исследований УНКС: изучение режима работы участкового трубопровода с ГА и поливного с УВЙ и с автоматизацией технологического процесса промывки; определение оптимальных параметров УМ;

Таблица 2

Техническая характеристика опытных образцов кассетного фильтра

Показатели

Площадь модульного участка

12,0 га : 18,0 га

Расстояние между проволоками сетки, мм Расстояние между центрами проволок, мм Толщина проволоки, мм

0,5 0,5

1,0 1,0

1,0 1,0

0,548 0,812

Площадь брутто сетки, м'

Размер сетки (фильтрующего элемента, м) Производительность, л/с

0,74x0,74 0,90x0,90 9,6 14,4

установление коэффициента вариации расходов и равномерности распределения воды по длине поливного трубопровода. Исследования про-зодились с элементами УНКС,. выполненными в натурных размерах. При исследовании распределительного трубопровода с ГА.устанавливались основные параметры ГА и определялся рабочий расход трубопровода разного диаметра при разных напорах воды' в верхнем бьефе сооружения, также исследовалась область регулирования расхода бокового отвода ГА, .который характеризуется коэффициентом расхода, щелевого отверстия (JU- ), определяемого по формуле

ГДе @ - расход, м /и;

потери напора в ГА на участке выше седла стояка, м; Н - напор в верхнем бьефе, м;

йЗ - площадь поперечного сечения щелевого отверстия. Опытами установлено, что при напоре воды в верхнем бьефе до 2,6 м отклонение расхода бокового отвода относительно средней его

Q

(10!

величины не превышает 5-6 %, чао вполне допустимо. Также установлено, что пропускная способность щелевого отверстия ГА зависит от отношения с!¡В0тё ( & - диаметр основания конического клапана, Ъотд- диаметр отверстия седла стояка).

Для поливного трубопровода УНКС на основе анализа результато проведенных опытов Ы. рекомендуется назначать в пределах (0,8--0,9)7)вт/. Для гидравлического расчета, участкового трубопровода с ГА построена номограмма, позволяющая с достаточной точностью определить необходимые его параметры (рис.За).

Одним из основных недостатков существующего трубопровода с Л-образными изгибами является сравнительно низкий рабочий расход (0,08-0,240 л/с для диаметров труб 16-28 мм), что удорожает стоимость строительства сети. Поэтому повышение рабочего расхода трубопровода считается одной из главных задач. Эта задача нами решалась путем улучшения условия подхода воды к поливному отверстию микроводовыпуска, увеличением.напора в начале трубопровода и повышением допустимой скорости движения воды в поливном трубопроводе. Для достижения этих целей нами предложена усовершенствованная конструкция изгиба - вертикальный изгиб с горизонтальной полкой (см.рис.1ж). " .

Исследование поливного трубопровода с УЗЛ заключалось в опре делении параметров изгиба, обеспечивающего наибольший рабочий рас ход поливного трубопровода. При этом'критерием оценки рабочего расхода трубопровода была принята нормальная (без пульсаций) р§бг та капельниц, установленных по его длине, так как при пропуске расхода воды больше допустимого капельные водовыпуски работают с пульсацией, что приводит к неравномерной раздаче.воды.

Потребный расход поливного трубопровода определяется его дл1 ной и количеством капельниц приходящее на каждое дерево. Он определяется по формуле:

Расход ще/чвого атВгрсти л/с

га ! Расхрд оросилпля) л/с 5

а)

и а

Расход на, , растение,

оь 0.12 о, го клон.

5)

N3 1

да..- гидраплшгесиаго расчсл ' 0,9; 0,0; 0,7),

п'^оьоги ч'^'б"'Проводи с ГД (1,2,3

.•^а-'а дл;; гидравлического расчета пояилюгэ трубопровода с усоызршеиство-

икшдл взгхтхплыьзт изгиба:;ц при его длине: I - СО

г. 2

1й0 :; 0.

0 - 180 п; 7 - 200 ц; В - 250 9

; < - 80 3 - 100 м; 4 -300 [^(расстояние ме;;ду рас-

где £п- длина поливного трубопровода, и; - расстояние между изгибами, и; расход капельниц.

В связи с этим, задача определения рабочего расхода поливного трубопровода заключается в проверке расхода, протекающего через начальный изгиб, при котором обеспечивается нормальный режим работы трубопровода. Так как при нарушении нормального режима на этом изгибе нарушается режим работы по всей длине поливного трубопровода.

Расход воды, протекающей через первый вертикальный изгиб, определяется по формуле:

ч

где Н - напор воды над порогом гребня вертикального изгиба, м; - скорость движения воды, м/с; • ^/к - коэффициент расхода; и}- площадь живого сечения потока на гребне вертикального изгиба. Она определяется при заданном значении напора по известным зависимостям. Исследованиями установлено, что конструктивное совершенствование вертикального изгиба позволило: улучшить условия подхода воды к поливным отверстиям выдвижного патрубка микроводовыпусков, повысить допустимые скорости движения воды, увеличить напор в на-, чале трубопровода и повысить рабочий расход поливного трубопровода в 2-2,5 раза.

Для гидравлического расчета усовершенствованного поливного трубопровода нами построена номограмма, позволяющая с достаточной точностью определить его параметры (рис.36).

Для изучения работоспособности промывного устройства изготавливались опытные образцы натурного размера из стеклянной трубки. Диаметр прямолинейного участка поливного трубопровода.с УВМ равнялся 20 мм, а диаметры выводного патрубка и трубка соединяющая последний с воздуховодным отверстием вертикального изгиба - соот-. ветственно 8 мы и 2 мм. Опытами установлено, что эффективная промывка трубопровода (с минимальными сбросами поливной воды) обеспечивается при установлении входной кромки выводного патрубка ПУ на расстоянии до 1/3 с/. ( - диаметр трубопровода) от дна поливного трубопровода.

Равномерность распределения воды микроводовыпусками по длине поливного трубопровода является главным показателем, оценивающим работоспособность системы. Возможность передвижения выдвижного патрубка микроводовыпуска вдоль оси восходящей части изгиба позволяет корректировать напор воды над его входной кромкой и соответственно расход микроводовыпуска. Регулирование напора и, следовательно, расхода воды капельниц необходимо из-за путевой раздачи воды и изменения глубины наполнения по длине поливного трубопровода. Корректировка напора осуществляется-на основе рекогносцировочных опытов один раз - при испытании и сдачи системы в эксплуатацию. Исследованиями установлено," что при этом коэффициент вариации расходов микроводовыпусков не превышает 4-5 а равномерность распределения воды равняется в пределах 96-97 %.

В пятой главе диссертации.изложены результаты полевых исследований УНКС, рекомендации производству и оценка экономической эффективности усовершенствованной ККС.

Производственными исследованиями ИКС "Т-1" (гл.2) было установлено, что на надежность работы капельного водовыпуска в осноз-ном влияют два фактора - мутность поливной воды и засорение его водопроходного отверстия паукообразными. Отмечалось, что при

увеличении межполивного периода уменьшается вероятность безотказной работы капельного водовыпуска.

Полевые опыты, проведенные при мутности поливной воды от 0,5 до 2,0 г/л, показали работоспособность системы. Случаи засорения водопроходного канала микроводовыпуска паукообразными за весь период эксплуатации не было обнаружено. Равномерность водораспре-деления ыикроводовыпусками подтвердили данные лабораторного исследования и равнялись 97,4 %.

Доследования автоматизации промывки поливного трубопровода показали, что при мутности вода от 0,5 до 2,0 г/л периодичность самопромывки составляет в пределах. 100-20 часов при продолжительности 3-3,5 мицуты.

В зависимости от длины склона и его крутизны, с учетом рабочего расхода оросителей предложены две схемы расположения элементов УНКС. При длине склона до 200 м.рекомендуется принимать.поперечную, а при длине более 200 м - продольную схемы.

Для обеспечения бесперебойной и надежной работы системы необходимо проведение определенной эксплуатационной работы, заключающейся в следующем:

- - подготовка к проведению йоливов;

- своевременное обнаружение и устранение возникших в системе отказов;

- проведение плановых (и неплановых при необходимости) технических обслуживании и ремонтов элементов системы; J

- контроль за работоспособностью всех элементов-УНКС.

Годовой экономический эффект от применения предлагаемой УНКС

по сравнению с НКС "T-I" составляет 59,66 руб/га за счет уменьшения капитальных и эксплуатационных затрат, вызванных увеличением рабочего расхода оросителей и исключением материалоемких элементов системы.

ОСНОВНОЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 'Л ВЫЙОДД

1. Основная часть земель настоящего и перспективного орошения в Таджикской ССР расположена на горных и предгорных ■ склонах. Установлено, что наиболее эффективным в этих условиях является применение капельного способа полива. Однако, шрокое производственное применение системы капельного орошения (СКО) сдерживается из-за требования их к тонкой очистке поливной воды; низкая равномерность водораспределения при больших перепадах местности. Эти недостатки устраняются в СКО, работающих в низконапорном режиме, как например НКС "Таджинистан-1" (НКС "Т-1").

2. Производственными исследованиями НКС "Т-1", проведенными нами, установлено, что данная система имеет следующие недостатки:

. сравнительно низкий рабочий расход распределительного и поливного трубопроводов; не обеспечен технологический процесс автоматизации водораспределения и промывки поливной сети; склонность капельного водовыпуска к засорению; и т.д., что приводит к снижения надежности и эффективности системы.

3. Для улучшения эксплуатационных характеристик и повышения надежности работы ИКС нами разработана усовершенствованная низконапорная капельная система (УНКС). Основным преимуществом УНКС является автоматизация технологических процессов водораспределения и промывки поливной сети. 3 УНКС введены следующие новые и усовершенствованные элементы: узел очистки - кассетный фильтр и гибкий горизонтальный отстойник, распределительный трубопровод с гидрантами-авторегуляторами и участковый трубопровод с гидрантами-авторегуляторами и выводными патрубками, поливной трубопровод с усовершенствованными вертикальными изгибами, мияроводовыпусками л промывным устройством. УНКС рекомендуется применять на 3-эмлях с уклонами 0,02-0,20. Напор воды в системе низкий -л колеблется э пределах 0,02-1,0 м, что позволяет применять дешевые труби и арматуру. Тонкая очистка поливной зоды з нем не требуется, допусти-

мая мутность воды в систему - до 2 г/л, а крупность частиц - менее 0,5 мм. Конструктивная особенность микроводовыпуска позволяет обеспечить высокую равномерность распределения воды по площади орошения.

4. Теоретически и экспериментально обоснованы параметры элементов УНКС. Установлены диаметр гибкого горизонтального отстойника, площадь фильтрующих элементов кассетного фильтра, очертание конического клапана гидранта-авторегулятора и т.д. Нами выведены расчетные зависимости по определению параметра эллипсовидной заслонки, площади поперечного сечения поршня и его диаметр.

5. По результатам лабораторных и полевых исследований предложена методика расчета и установлены основные параметры элементов УНКС:

- площадь фильтрующих элементов кассетного фильтра рекомендуется назначать: 0,74x0,74 и 0,90x0,90 м соответственно для модульных участков равными 12 га и 18 га. Диаметр и длина ГГ0 также рекомендуется назначать соответственно 500-400 ш и 4,5-6,0 м.

6. Исследованиями установлена зависимость коэффициента расхода щелевого отверстия ГА от напора воды в верхнем бьефе сооружения, ^Цъ^(Ц) .. Приведена номограмма для гидравлического расчета предложенного нами участкового трубопровода с ГА и выводными патрубками (см.рис.За).

7. Построена номограмма для гидравлического расчета поливного трубопровода с усовершенствованными вертикальными изгибами (УВЛ) (см.рис.36). На основе производственных исследований установлен рабочий, расход поливного трубопровода с УВЛ, который в 2,0-2,5 раза превышает рабочий расход известного поливного трубопровода с.Л-образными изгибами. Это достигается улучшением условия подхода воды к поливным.отверстиям выдвижного патрубка микровода выпускоз, увеличением напора в начале трубопровода и повьше-

нием допустимой критической скорости в поливном трубопроводе до 0,75-0,85 м/с.

8. Установлено, что надежная и эффективная работа промывного устройства обеспечивается при расположении входной кромки выводного его патрубка на расстоянии до 1/3 cL ( d- диаметр поливного трубопровода) от дна трубопровода.

Итак, внедрение УНКС обеспечивает: автоматизацию процессов водораспределения из оросителей высокого порядка к более низким; самопромывку поливной сети; снижает материалоемкость и стоимость системы; повышает работоспособность микроводовыпусков и производительность труда поливальщиков; расширяет масштабы применения системы при различных рельефных условиях местности.

Орошение при помощи предложенной системы позволяет; улучшить качество полива (равномерность распределения расхода воды микро-водовыпусками колеблется в пределах 0,96-0,98); исключить потери оросительной воды на поверхностный и глубинный сбросы.

При капитальных вложениях в систему до 2526. руб/га она облачает высокими технико-экономическими показателями: КЗЯ - 0,95, коэффициент использования поливной воды - 0,9; обслуживаемая пло-цадь одним блоком - 12-га; годовая экономическая эффективность ю сравнению с ИКС "Т-Х" - 59,86 руб/га в год; срок службы - не <енее 20 лет.

Предложенная УНКС внедрена в совхозе "Коминтерн" Ленинского ¡айона Республики Таджикистан на площади 4 га и в проектах по >рошению земель совхоза № 7 Гиссарского района и совхоза "Шохин" 1урабадского района на площади 220 га.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

I. Вопросы надежности капельной системы: Сб.науч.тр. Тадж.СМ. -

2. Надежность капельной системы для орошения Ьадов и виноградников на склоновых землях. - Душанбе, 1987. - 3 с. (Йнформ.листок/ ТаджШЖЫ. Сер. 68-31, № 30-87), (в соавторстве).

3. Водопотребление и развитие яблони при разных технологиях полива. - Душанбе, 1988. - 2 с. Мнформ.листок / Тадж.НЛЛНТЛ. Сер. 68-31, № 98-88), (в соавторстве).

4. Совершенствование системы капельного орошения на склоновых землях / Тез.докл.конф.проф.-препод.состава Тадж.СМ: По итогам научной деятельности в 13-й пятилетке. - Душанбе, Тадж.СХЛ,

5. Теоретическое обоснование повышения пропускной способности по-

ливного трубопровода с вертикальными изгибами //Тез.докл.конф. проф.-препод.состава Тадж.СМ: По итогам научной деятельности в 13-й пятилетке. - Душанбе, Тада.СМ, 1991.

6. Положительное решение по заявке 4834513/15 (062002) Гидрант-авторегулятор, СССР, 1990 (в соавторстве).

7. Положительное решение по заявке № 4&з1009/1о (109107) Поливной трубопровод, СССР, 1991 (в соавторстве).

8. Положительное решение по заявке № 484о018/15 (05267о) Ыикрово-довыпуск, СССР, 1991 (в соавторстве).

Душанбе, 1985. - С. 33-37 (в соавторстве).

1991.