Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка энергозатрат и их эффективность при орошении

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Оценка энергозатрат и их эффективность при орошении"

Госкомиссип СМ СССР по продовольствию и закупкам

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИ им. А. И. КОСТЯКОВ А

На правах рукописи УДК: 631.622.631.371

МУСТЯИА Иван Дорофтеевич

ОЦЕНКА ЭНЕРГОЗАТРАТ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ

ОРОШЕНИИ

Специальность: 06.01.02 - "Мелиорация и

орошаемое земледелие'

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена в научно-исследовательском институт орошаемого земледелия МСХ и П Республике Молдова.

Научные руководители - академик ВАСХНИД, доктор те:

нических наук, профессор Б.Б. ШУМАКОВ

- кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный согрудш К,Г. КАЛАШНИКОВ

Официальные оппоненты-1. Доктор технических наук,прс

фессор B.C. КАЗАКОВ

2. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник' Б.И. КОШОВЕЦ

Ведущее предприятие - Молдавский государственный и»

статут по проектированию водо хозяйственного строительства (Молдгипроводхоз). '

Автореферат разослан "_"_:_1991

Защита состоится "__1991г.

часов на заседании специализированного совета К,099.05.01 во Всесоюзном Ордена Трудового Красного 3; мели научно-исследовательском институте годротехнпки им лиорации им. А.Н.Костикова но адресу: 127550, г.Москва, ул, Б. Академическая 44, ВНИИГиМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке unci

тута.

Отзывы и замечания на автореферат просьба нанравлят на имя ученого секретаря специализированного-совета по в* указанному адресу.

Ученый секретарь '

специализированного совета,

кандидат технических наук ВЛ. Баякина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Значительный рост дефицита энергоресурсов выдвигает на первый план вопрос поиска путей их снижения как в агропромышленном комплексе, так и на цеди мелиорации.

В настоящее время наряду со стоимостном методами оценки эффективности производства все большее распространение получают методы в основе которых: лежит оценка совокупных затрат энергии.

Значительная энергоемкость орошаемого земледелия, рост дефицита энергоресурсов, обусловливают актуальность использования таких методов при анализе вариантов проектных решений оросительных систем и выборе наилучшего из них. Проводимый на этой основе анализ позволит более глубоко и всесторонне оценить оптимальные варианты строительства и эксплуатации оросительных клетей, технологии содораспределения с точки зрения расхода совокупная энергии и определить пути ее экономии и орошаемой земледелии.

Цель и задачи исследований - разработка методики сценки энергетической эффективности орошения, определение затрат совокупной энергии, установление основных факторов, влияющих на энергетическую эффективность производства продукции на орошаемых землях и поиск путей снижения затрат энергии.

Для достижения указанных целей необходимо било решить еле» ду*нцие основные задачи: изучить состояние и перспективы развития орошения в Ыолдиае; разработать методику оценки энергетической эффективности орошения; исследовать потоки совокупной &нвр-гии на орошение; изучить основные факторы, влияющие на энергетическую эффективность орошения и пуп. ее повышения.

Научная новизна ргботи состоит в разработке методики определения энергетической эффективности оревш'ся. Впервые устлоа-

2 "

лена структура расхода совокупной энергии на орошение: исследованы техпогашые потоки энергии на строительство и эксплуатацию оросительных систем, подачу воды и технологию полива; выявлена энергоемкость орошения по видам техники и способам полива.

Предмет защиты составляет: методика определения энергетической эффективности орошения; оценка энергоемкости оросительных систем по способам и видам техники полива; структура зат- > рат совокупной энергии на орошение; оценка энергетической эффективности вкладываемых в орошение ресурсов.

Практическая ценность работы заключается в том, что основные результаты диссертационной работы могут быть, использованы при дальнейшем развитии основ энергетического анализа сельскохозяйственного производства, определении потоков совокупной энергии на орошение по статьям и видам затрат и разработке энер-го-ресурсосберегащих и природоохранных технологий на орошаемых землях.

Внедрение результатов работы. Методические 'рекомендации по определению энергетической эффективности орошения, определены и рекомендованы для практического применения научным работникам агропромышленного комплекса и преподавателям сельскохозяйственных ВУЗов, Советам по планированию и координации НИР в ОНК ВАСХШЛ; внедрен метод энергетической оценки орошения при обосновании проектирования институтом "Союзгипроводхоз" «Орошение ' земель междуречья Ботна-Бык, ССРМ" на площади 10 тыс. га (1-я очередь) и институтом "Молдгипроводхоз" "Орошение и водоснабжение И'йных районов ССРМ" на площади 80.тыс. га.

Апробации работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на республиканской научно-технической конференции . "Индустриальная технология - основа дальнейшего повышения,эф-

фективности овощеводства" (г. Тирасполь, 12-13 августа 1987 г.) и на Всесоюзном совещании "Энергетический баланс АПК" (г. Кишинев. 21-22 сентября 1988 г.).

Публикации.По материалам диссертации опубликовано шесть работ.

Объем работы. Диссертация изложена на 157 страницах, из них 123 основного текста, таблиц - 30, иллюстраций - 10, библиография - 108 наименований, в т.ч. 17 на иностранной языке, приложение - 32 е., акты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во. введении дается общая характеристика работы, раскрывается ее цель, задачи, научная новизна и практическая ценность исследований.

В первой главе изложено состояние и перспектива развития орошения в Молдове. Анализ природно-климатических условий в Молдове показывает, что теплоэнергетические ресурсы не лимитируют продуктивность сельскохозяйственных культур. Ограничивающий фактором земледелия, в основном, является влага.

За последние двадцать лет площадь орошаемых земель увеличилась почти в три раза и составляет около 300 тыс. га. За это время поверхностный способ полива сократился в семь раз, внедряется капельное орошение, широкое развитие получило дождевание, составляющее 95 1 поливных земель. Вместо низкопроизводительных дождевальных устанозок КДУ-55М, УДС-25, "Волжанка" применяются широкозахватные дождевальные машины "Фрегат", "Днепр", "Кубань". Ими орошается более 30 % всех земель.

Дальнейшее развитие орошения в Молдове сдерживается дефицитом водных.ресурсов и условиями рельефа.

Проблему обеспечения водой, с целью увеличения орошаеиых площацей на перспективу предусматривается решать путем иежбао-

сеймого и снутрибассейного перераспределения воды, регулирования стока рек и рационального использования воды. Необходимость транспортировки зоды на большие расстояния и повышении надежности оросительных систем приводит к увеличение удельных затрат на строительства систем, которые достигают 5,0-6,0 тыс. руб./га, что d 1,7 раза выше среднесоюзного показателя. Данные обстоятельства требуют поиска и внедрения ресурсосберегающих технологий в орошаемом земледелии с целью снижения материальных, трудовых и энергетических затрат на производство сельскохозяйственной продукции.

Во второй главе разработаны теоретические и методические аспекты определения затрат совокупной энергии на орошение.

Проведенный анализ энергозатрат в различных отраслях сельского хозяйства, как отечественными так и зарубежными исследователями, ri оказывает, что по мере энергонасыщения агросистемы, снижается .эффективность ее использования (Адамович, 1980; Шар-кань, 1980; Новиков и др., 1983; Pimente 1 lt QÎ , 1973 и др.) Особое значение приобретает данный вопрос в орошаемом земледелии

Рост техногенной нагрузки на мелиоративный гектар оказывает сущэствечное влияние на оценку вложенных энергозатрат. Эффективность израсходованной энергии в орошаемом земледелии должна базироваться на системном подходе при изучении и анализе затрат энергии. Основными принципами данного подхода, по нашему мнению, являются: учет всех затрат совокупной энергии, связанных с применением орошения; целенаправленность проводимых иселедслани^; сравнимость полученных результатов; единой подход определения энергетических эквивалентов; у«ет динамнки процессов, происходишь в данной отрасли.

Ьриниип полного учета потоков энергии, прямо или косвенно

связанных с проведением гидротехнических, агротехнических и организационно-хозяйственных мероприятий для подачи воды от источника орошения до поливной культуры, положен'в основу расчета энергозатрат на орошение (рис. I). Израсходованная энергия не орошение состоит из условно-постсянных (строительство и эксплуатация оросительных систем) и условно-переменных (подача воды насосными агрегатами» технология полива) затратах.

Классификация энергозатрат на.орошение, по указанным Статьям. позволит определить расход энергии на строительство и эксплуатацию оросительных систем, подачу воды, технологии полива и провести поиск путей снижения затрат, энергии* в орошаемом земледелии.

На основании проведенных исследований- и изучения- литературы нами выявлены основное составляющие затрат совокупной энергии на орошение, которые состоят: из прямых и косвенных, потоков,, расходуемых на строительство-и эксплуатацию гидротехнических-сооружения и объектов, необходимых- для подачи поливной воды от- источника орошения до техники полива, ее распределение на орошаемых. участках и проведение различных- мероприятий,"'связанных с ороше--нием. Ежегодные затраты.энергии I £■') предлагается определять* из выражения:

( 1 >

где , Е^ > 1 Е ц - удельные затраты энергии.соответственно-на строительство (на 1 га) и эксплуатацию оросительных систем,, подачу воды насосными агрегатами, технологию полива и проведение других мероприятий, связанных с орошением.

Расход совокупной энергии на строительство оросительной . системы рассчитывается для конкретного вида техники полива. Энергозатраты ( £ ) состоят из энергии, расходуемой на сооруже-

Условные обозначения:

£0 - удельные затраты совокупной энергии на орошении. £7 - то ке, на технологии ьоэделкаания культур. и — урожайность возделываемой культуры. Ч, - прибавка урожак от орошения.

к - коэ#ациент энергетической эффективности возделывания культур при орошении. - коэффициент энергетической эффективности ороиения.

Рис. I. Схема расчета энергетической эффективности орошения.

нив оросительной сети по видам техники и способам полива {в )

и объектов системы, обслуживающей данный вид техники полива ( Д ), рассчитываемой по формулам:

Е{ = е+1}А£е (г)

где - удельные затраты на строительство сети по ^ -и видам затрат (материалы, машины и механизмы, трудовые и энергетические ресурсы) и г?-х гидротехнических сооружений (трубопроводы, распределительные колодцы, упоры, переходы и т.д.), обслуживающие данный вид поливной техники; АЕ-/ - удельный расход энергии на строительство /-х объектов системы (насосные станции, аккумулирующие бассейны, напорные трубопроводы и т.д.) по £ -и видам затрат; площадь участка оросительной сети, обслуживаемой I -и объектами.

Затраты энергии на эксплуатации оросительных систем ( £ ) состоят из расхода энергии на обслуживание межхозяйственной и внутрихозяйственной сети.

где £-г- удельные затраты на эксплуатации оросительных систем по ^ -м видам затрат и г-м количестве предприятий (управления оросительных систем, районные предприятия по мелиорации, хозяйства-водопользователи) , обслуживающих данную систему.'

Расход совокупной энергии на подачу воды насосными агрегатами от источника орошения до поливной техники ( ) рекомендуется определять по формуле: ,

ЕГ 0,0327^-1 (6)

где ¡V- объем поданной воды; , напор и к.п.д. к -го

насосного агрегата I ~й насосной станции.

Израсходованная энергия на технологию водораспределении поливной техникой и другие мероприятия, связанные с применением орошения £ £ ), определяют из выражения:

М л/

где £;; - удельные затраты энергии на технологию водораспределе-*

ния и .проведение других мероприятий в связи с использованием .орошения до j -м видам затрат и t-ы технологическим приемам и .операциям ¡Снедеэка временных оросителей, полив, щелевания и т.д.).

Слагаемые выражения 12)t (3), (4), £5), (7) определяют как' произведение величины айда затрат, выраженного а натуральных единицах ресурсов (килограммах, квадратных метрах, человеко-часах и т.п.) и энергетических эквивалентов, выраженные в ддоулях .(Д®) в расчете на единицу затрат.

Эффективность вложенной энергии в орошаемом земледелии предлагается определять по формулам:

с те0

■к'-тт£пгг'- • ,<;= £9 )

где i(f кд, к.',Кв- коэффициенты биоэнергетической эффективности соответственно в целом по технологии возделывания культур при лоливе и ресурсов, расходуемых на орошение, для хозяйственно-ценной части урожая и с учетом побочной продукции; i^^i^^^AE-

- содержание биохимической' энергии соответственно в целом по технологии и прибавке от орошения в хозяйственно-аенной части урожая и с учетом побочной продукции; с - условно-постоянные затраты энергии; - условно-переменные затраты энергии; Ег-

- удельные затраты энергии на технологию возделывания сьльско-. хозяйственных культур, определяемые по формуле Вулаткина Г.А.

(1986).

Используя данный подход для определения энергозатрат, можно провести оценку эффективности возделывания культур на поливных землях ( к, к') и вложенных ресурсов на орошение С К0 , к'е), прогнозировать энергетически целесообразный уровень урожайности на оросительных системах и предельные затраты энергии на ороше-Иие при планируемых показателях продуктивности культур.

В третьей глазе на основе выбранных объектов, исследованы затраты совокупной энергии на орошение.

Основными объектами проведенных исследований выбраны наиболее характерные для условий республики оросительные системы (рис. 2).

Изучаемые системы и участки различны по величинам орошаемых площадей, схемам и высотам водоподачи,. применяемым способам и технике полива и организационной структуре эксплуатации оросительных систем. Площадь и геодезическая высота подъема воды до последней зоны насосной станции I, П, Ы и ЗУ-й оросительных систем составляют соответственно: 640 га и 58 м, 3700 и 183, 4300 и 94, 3400 и 174.

Оросительные сети обслуживаются дождеванием (ДМУ "Фрегат", ДФ-120."Днепр", ДШ-25/300, ДДА-ШШ, "Радуга" (КИ-ЬО), стационарные аппараты ПУК-З) и капельньад орошением. Эксплуатацию оросительных систем осуществляют межрайонные (МРПРЭО) и районные производственно-ремонтные эксплуатационные объединения (РПРЭО) обслуживающие мекхозяйственные сети, районные предприятия по мелиорации обслуживающие внутрихозяйственные сети и хозяйства-водопользователи. На основе расчетов и анализа специальной литературы, нами составлена система энергетических эквивалентов видов затрат используемые при определения затрат совокупной энер-

-2 ■

CHT

-y«

I Орошение участка земель а колхозе "Совегский пограничник" Вулканештского района, ССРМ

О НТ'"1 0НТ-2, „CHT

C-I

С-2 (§) С-3

#0-5

П Оросительная система в хозяйствах Кагуяьского района,ССРЦ 8T-I »t-

рн.

G~I С-2 -

С-3

Ш Орошение Северо-Слободзейского массива, ССРЫ

1У Межхоэяйственная оросительная система в хозяйствах Криулян* ского, Дубоссарского и Оргеевского районов, CCjr'M

Условные знаки

)П ьодоисточчик водохранилище Щ аккумулирующий бассейн

г— напорные (НТ) и самонааорные (СИТ) трубопроводы == магистральный канал @ перекачивавшая насосная станция • ■ . @ подкачивающая насосная станция ф комбинированная насосная станция

Рис. 2. Схема водоаодачи оросительных систем.

гии на строительстве и эксплуатации оросительных систем и.технологии полива для условий республики.

В результате проведенных расчетов по 1-й и Ш-й системам установлено, что основное влияние на энергозатраты на строительство оросительных систем оказывают следующие объекты: узел насосных станций, напорные трубопроводы и оросительная сеть. Расход онергии на сооружение указанных объектов составляет 87-96 $ от всех затрат по системам (табл. I).

Таблица I

Структура затрат совокупной энергии на строительство объектоз оросительных систем, %

0 6 ъ е , к т ы | Затраты энергии по системам, %

1 I ! Ш

Узел насосных станций 33,0 6,1

в т.ч. водохранилище 25,0 -

Напорные трубопроводы 12,5 52,3

Оросительная сеть 41,7 35,9

Электроснабжение 7,9 3,3

Связь 2,5 4. 0,1

Дороги 1,9 0,3

Строительный участок 0,5 0,1

б с е г о: 100,0 100,0

Сооружение водохранилищ на некоторых: системах (1-я система) приводит к росту расхода энергии, который достигает 25 % всех затрат по системам.

Отдаленность орошаемых участков от водоисточника повышает удельный расход труб, на строительство напорных трубопроводов систем и затраты энергии на их устройство составляет более половины (52 %) израсходованной энергии на систему. - ' Анализ затрат энергии на строительство оросительных сетей

по всем системам показал, что удельный расход энергии колеблется в пределах 2,2-15,65 ГД«/га в зависимости от способа и вида техники полива. Наиболее энергоемкими явлкккся стационарные сети с аппаратами ИУК-3, где расход энергии в 2-5 раз выше, чем под остальными исследуемыми машинами и установками и составлявши 14,85-15,65 ГДи/га. Меньше энергии (2,96 ГД*/га) приходиться на сооружение сетеЧ под дождевальными агрегатами ДДА-ЮОМА, На строительство сетей капельного орошения эатрачиьается в 5 -3 раза меньше энергии, чем под дождевальными шлейфами или стационарными системами с аппаратами Ш'К-З. Затраты энергии на устройство электроснабжения оросительной системы, телефоннойк радиосвязи, эксплуатационных дорог, сооружений и ликвидации строительного участка незначительны (4 % на Ш-й системе), достигая в' отдельных случаях 13 % (1-я система).

Проведенные расчеты показали, что энергоемкость устройства орошаемого гектара по зонам насосных станций зависит от схемы водошдбчи. Если при последовательной схеме (Ш-я система) удельные затраты по зонам насосных станций изменяются в пределах 1,4-5,6 ГДд/га, то при разветвленной (1У-я система) они более выравненные и колеблются от 1,1 до 3,1 ГДяс/га.

В результате проведенных исследований по расчету затрат совокупной энергии на строительство оросительных систем по разработанной методике нами определены укрупненные показатели удельных затрат энергии на устройство гидротехнических сооружений и объектов' (трубопроводы, колодцы, гидранты, бассейны, здания и т.п.), системы. Это позволяет на стадии проектирования рассчитать и выявить оптимальные варианты строительства оросительных систем по затратам энергии.

Обработка данных эксплуатационных предприятий эа 1985-

-1988 гг. и проведенные расчеты по зависимости (5) показали, что на эксплуатацию мр.жхозяйственных оросительных сетей израсходовано 2,41 ГД>к/га совокупной энергии (табл. 2), из которой На прямые затраты (топливо, трудовые ресурсы) приходится основная доля энергии (70 %).

Таблица 2

Структура годовых затрат совокупной энергии на эксплуатацию I га оросительных систем, в зависимости от формы управления, %

Виды затрат 1 Обслуживающие предприятия, организации

МРЛРЭО, ! РПРЭО ! ¡Районное предприятие по мелиорации -(Хозяйство-{-водопользователь

Оборудование 1,6 4,7 <0,1

Транспортные средства 3,1 5,2 1,а

Машины, механизмы 5.9 10,8 0,4

Здания, сооружения 0,4 0,2 < 0.1

М&териалы 18,8 15,2 19,8

Топливо 26,9 55,7 1,7

Трудовые ресурсы 43,1 8,2 76,9

Всего: 100 100 100

Более половины (56 %) расхода энергии на, трудовые ресурсы составляет работа электромвшнистов насосных станций, что указывает на недостаточный уровень автоматизации управления раУа-той насосных агрегатов.

Полученные данные расчета удельных затрат энергди на эксплуатацию внутрихозяйственных сетей (на примере Слободг-ейского предприятия по мелиорации) показываю1.', что на эти цели расход энергии выше, чем на эксплуатацию ыекхозяйстаенных сетей в 1,9 раз. На их обслуживание применяется больше количества оборудования, транспортных средств, машин и механизмов, по сравнений с

эксплуатацией мегосозяйственных сетей. Отсюда и израсходованная энергия.на горюче-смазочные материалы наибольшая и составляет более полоеины (56 %) затраченной энергии на эксплуатацию внутрихозяйственных сетзй.

На обслуживание оросительной системы хозяйством-водопользо-иателем (на примере колхоза "Советский пограничник", Вулканешт-ского района), что характерно для небольших систем, расход энергии меньше, чем на предыдущих вариантах и составляет 2,3 ГДж/га. На таких системах более низкий уровень механизации технологических процессов, что приводит к росту трудоемкости обслуживания системы,затраты энергии, которые составляют основную долю затрат (7? %).

'На основе данных технических проектов оросительных систем и характеристик насосных агрегатов, по формуле (6) рассчитаны удельные затраты совокупной энергии на перекачку, поливной воды по зонам насосных станций. Получено, что по мере роста геодезической высоты подъема воды, увеличения количества перекачивающих насосных станций повышается удельный расход энергии на подачу воды. Так, при транспортировке воды от источника орошения по зонам насосных станций (№-я система), затраты энергии на подачу воды (1,0 тыс. м3), увеличивается в 1,8 раз от первой (C-I) до последней зоны насосных станций (С-4) и достигают 11,6 ГДж/га, при высоте 94 м. Рост высоты до 183 м (¡1-я система) приводит к дальнейшему повышению энергозатрат, которые составляют 16,5 ГДж/га (С-5).

Существенное влияние на величину расхода, энергии по зонам насосных Станций оказывает схема водоподачи. Так, на Ш-й системе (последовательная схема) удельный расход энергии растет по зонам станций на 6,0 ГДж/га, тогда как при разветвленной схеме водоподачи (1У-я система) данный показатель значительно меньше

s

va a к я ►3

•3 s s g s

с a F s

0) •a £ Ol

'S о о

Sa, ь о

S a № о

£ •Э в

О о p ■ s а

к ч О s

p t\J Й ta

X 1 к СО a

s* ÍO I? га

i i s .1

M a о «tí

СП

иых станций главным образом зависит от схемы и высоты подачи воды (рис. 4). На изучаемых системах получено, что больше всего энергии расходуется на ¡1-й системе, при последовательной схеме и наибольшей высч>те подъема воды (183 м), где удельные затраты составляют 35,3 ГДя/га. Сравнение Ф-й н 1У-Й систем показывает, что при применении разветвленной схемы (ТУ-п система) энергоемкость по зонам насосных станций незначительно (до 3,2 ГДж/га) изменяется. При последовательной схеме этот показатель существенно колеблется, увеличиваясь по мерс отдаления зоны насосной станции от головного водозабора, и поставляет для Ш-й системы 9,4 ГДж/га.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что основными статьями затрат совокупной энергии на орошение являются: подача воды насосндач агрегатами (31-51 %), строительство (21-4? %) и эксплуатация оросительных систем (14-37 %). В структуре израсходованной энергии на орошение по видам затрат, основная доля приходится на топливо (18 %), электроэнергия (28 %) и материалы (37 %). По видам техники полива затраты совокупной энергии на орошение наибольшие (32,5 ГДж/га) на стационарных системах с аппаратми ПУК-3 и наименьшие (18,5 ГДк/га) на системах, обслуживаемых агрегатами ДЦА-ЮОМА (С-2, Ш-я система).

Значительное колебание удельных затрат по зонам насосных станций и оросительными системами затрудняет проведение сравнительной оценки расхода совокупной г>нергии на орошение по способам и видал техники полива. В связи с этим предлагается оценивать энергоемкость орошения по способу и виду техники полива по укрупненным показателям. При этом учитываются следующие основные статьи затрат; строительство оросительных сетей, создание напора на гидранте и технологии полива. Б результате получены

а - Затраты энергии на строительство оросительных систем. |* | - Затраты энергии на эксплуатацию оросительных систем. ТТЛ - Затраты энергии на подачу воды насосными агрегатами.

- Затраты энергии на технологию полива.

Рис. 4. Структура удельных' затрат совокупной энергии на о.роле--ние в зависимости от схемы водоподачи <яолитв Д5-120 "Днепр" оросительной нормой 1,0 тыс. ма/га).

удельные затраты совокупной энергии на орошение по способам и вд~ дам техники полива, которые расположены в следующем порядке: стационарные сети (ПУК-3) — 17*2 ГДж/га; дождевальные шлейфы. ДШ--25/300 - 9,2; ирригационный комплект "Радуга" - 8,9; дождет,аль-ныэ машины-"Фрегат" - 8,2; "Днепр" - 7,2; капельное орошение -

- 5,6; дождевальные агрегаты ДОА-ЮОМА ~ 5,2 ГДж/га.

В четвертой главе приводится энергетическая оценка израсходованных ресурсов на орошение на примере возделывания кукурузы на зерно и пути ее повышения.

Для оценки энергетической эффективности вложенных ресурсов в орошаемый гектар, согласно формулы (8), кроме ранее проведенных расчетов, определяются затраты совокупной энергии на технологию возделывания культур и содержание биохимической энергии, накопленной в полученном урожае. В качестве примера для расчетов взята технология возделывания кукурузы На зерно при трех вариан- ' тах сочетаний урожайности (7,05, 7,72 и 9,43 т/га) и оросительной нормы (2,94, 1,74 и 1,74 тыс. ыэ/гв}.

Расчеты показали, что 32-64 % всех затрат энергии приходится на орошение. Содержание обменной энергии в хозяйственно-ценной части урожая определено, как в целом по технологии, так й в прибавке от орошения, которая равняется 2,12} 2,9; 5,04 т/га, соответственно для I, II и !Н-го вариантов расчета.

Полученные данные энергетической эффективности вложенных ресурсов на технологию возделывания кукурузы (К) и на орошение (К0) при поливе ДФ-120 "Днепр" показывает, что при оценке затрат совокупной энергии в целом по технологии, энергетически эффективно (К=1,03-2,24) возделывание кукурузы на всех системах (за исключением зоны С-5, 11-я система) и вариантах (табл. 3).

Энергоотдача от ресурсов, вложенных на орошение, не на всех вариантах и системах покрывается энергией, полученной в прибавке от орошения и К0<1 (1-й вариант). Снижение оросительной нормы на 72 % (I и Ш-й варианты) и незначительный рост прибавки от орошения (0,8 т/га) во ¡1-м варианте сокращает удельный расход энергии на орошение, а коэффициент энергетической.эффективности возраста-

Таблица 3

Энергетическая эффективность возделывания кукурузы при орошении (полив ДО-120 "Днепр")

Оросительная систем! ! Зона ! 1иалпл— 11 В а р и ант

1'ной 1 I ! 11 ! Ш

!станции 1 ? 1 к 1 Ко 1 К 1 i л ' К ! Ко

I С-2 1,31 1,1 1,98 2,02 2,?4 3,56

П С-3 1,03 0,49 1,43 0,98 1,65 I.?

С-б 0,94 0,43 1,33 0,87 1,54 1,5

Щ С-1 1,48 0,93 1,85 1,7 2,1 2,97

С-2 1,48 0,75 1,82 1,65 2,07 2,86

С-3 1,28 0,7 1,64 1,3 1,88 2,26

С-4 1,13 0,57 1,5 1,08 1,72 1,88

' 1У С-2 1,23 0,66 1,64 1,29 1,87 2,24

С-3 1,23 0,66 1,63 1,28 1,87 2,22

С-4 1,1? 0,62 1,55 1,16 ' 1,78 2,01

С-5 1,1 0,55 1,48 1,06 I .VI 1,85

ет (К0>1), кроне 11-й системы, где энергозатраты более высокие. Дальнейшее повышение прибавки (5,04 т/га, Ш-й вариант) увеличивает энергоотдачу до К0 » 1,5^3,56.

Изложенный подход оценки энергозатрат и результаты исследований позволяют прогнозировать энергетически целесообразный минимум урожайности кукурузы, в зависимости от производственных затрат, при которых энергоотдача больше единицы (рис. 5).

По мере роста затрат энергии в целом но технологии, увеличивается предел энергетически допустимого уровня урожайности, составляющий 5,1-6,6 т/га.

Для эффективности вложенных ресурсов на орошение на исследуемых системах (при оросительной норме 2,72 тыс. м3/'га) необходимо, чтобы прибавка от орошения била не ниже 3,0-4,2 т/га, б

| в целом по технологии УУЛ- прибавка от орошения

Зона нас.

сжавши......

Оросит.

11

1У

гир.тйма.........1_„___]___________:-

Рис. 5. Энергетически допустимый минимум урожайности кукурузы (оросительная норма 2,72 тыс. м3/га).

зависимости от энергоемкости оросительной системы.

Анализ полученных результатов дает возможность, при известных затратах на технологию и орошение, определить энергетически эффективный уровень продуктивности культур, а при планируемых урожаях на поливных землях выявить предельные значения затрат на орошение на существующих или проектируемых оросительных системах .

На основе исследований и анализа литературы определены мероприятия по снижению расхода энергии на орошение, основными из которых являются: применение разветвленной схемы водоподачи оросительньпс систем; снижение напора в оросительных сетях, что позволит использовать менее энергоемкие строительные материалы, трубы, поливную технику;, снижение металлоемкости и увеличение

нагрузки на дождевальную технику; применение систем капельного орошения для полива многолетних насаждений, взамен стационарных сетей; использование грунтопленочных противофильтрационных покрытий, вместо бетонных и железобетонных; упрощение структуры управления эксплуатации оросительных систем; снижение трудоемкости обслуживания систем за счет внедрения механизации и автоматизации технологических процессов управления работой насосных станций и гидротехнических сооружений; применение мелиоративной техники с болев экономичными двигателями по расходу топлива; применение насосных агрегатов с более высоким КВД: повдаение эффективности работы оросительных систем и насосных станций за счет сокращения непроизводительных потерь воды, согласованности работ насосных агрегатов и водопотребителей, внедрения водосбе-регающих технологий и научно-обоснованных режимов орошения сельскохозяйственных культур, внедрения систем управления поливами.

Проведение указанных мероприятий, на примере исследуемых систем, позволит снизить- расход энергии на орошение до 20-30 %.

ВЫВОДЫ

1. В результате проведению: исследований разработана методика определения затрат совокупной энергии на орошение. Использование энергетического подхода дает возможность количественно оценить затраты совокупной энергии в орошаемом земледелий, научно обосновать ресурсосберегающие и природоохранные технологии, определить предельный расход энергии при планируемой урожайности сельскохозяйственных культур.

2. Анализ действующих и проектируемых оросительных систем показал, что основная деля затрат совокупной энергии (54-87 %) на строительстЕО оросительных систем приходятся на орогителы;ыз

сети и напорные трубопроводы. Энергоемкость оросительных сетей зависит от способа и техники полива, нагрузки на поливную технику, материала используемых труб и составляют (ГД1/га): стационарные, сети (аппараты ПУК-3) - 14,85-15,65; дождевальные шлейфы ДШ-25/300 - 7,1-13,7; ирригационные комплекты "Радуга" -

- 5,5-9,2; дождевальные машины "Фрегат" - 4,92-6,6; "Днепр" -

- 4,4-5,9; капельное орошение - 5,1; дождевальные агрегаты ДДА-ЮОМА - 2,8-3.

При эксплуатации оросительных систем основная доля затрат совокупной энергии приходится на материалы, топливо и трудовые ресурсы - 79-98 %.

3. Проведенные исследования показали значительное различие величины удельного расхода совокупной энергии в зависимости от используемой техники полива. При поливе ДФ-120 "Днепр", ДДА--I00MA и "Радуга" затраты совокупной анергии составляют 0,6-1,9 ГДл/га, да "Фрегат" и капельное орошение - 0,03-0,04 ГДж/га (оросительная норма 1,0 тыс. м3).

Укрупненные показатели расхода совокупной энергии на орошение по видам техники и способам полива составляют: стационарные сети (аппараты ПУК-3) - 17,2; дождевальные шлейфы ДШ-25/300-

- 9,>2; ирригационные комплекты "Радуга" - 8,9; дождевальные машины "Фрегат" - 8,2; "Днепр" - 7,2; капельное орошение - 5,6 и дождевальные агрегаты ДДА-ЮОМА - 5,2.

4. Основными статьями затрат совокупной энергии на орошение являются: подача поды иасоснши агрегатами (31-51%), строительство (21-47 и эксплуатация оросительных систем (14-37%), По видам затрат совокупной энергии основная доля приходится

! на топливо (18 %), электроэнергии)(28 %) и материалы (37 %) (данные получены для Д&-120 "Днепр" при оросительной норме 1,0 тыс. ы35.

5. Энергетическая эффективность вложенных ресурсов на орошение зависит от конструкции оросительных систем, вида поливной техники, режима орошения и урожайности культур. Возделывание кукурузы на зерно, при поливе ДФ-120 "Днепр" и оросительной норме 2,72 тыс. м3/га энергетически эффективно при урожайности 5,1-6,6 т/га

и прибавки от орошения 3-4,2 т/га в зависимости от энергоемкости оросительных систем.

6. Проведение рекомендованных мероприятий по сокращении затрат совокупной энергии на орошение (на примере исследуемых систем) позволит снизить расход энергии на орошение на 20-30 %,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Совершенствование методики расчета затрат совокупной энергии на орошение. // Индустриальная технология - основа дальнейшего повышения эффективности опощеводства: Тез. докл. Респ. конф. 12-13 августа 19Е7 г. -Тирасполь, 1937. -С. 123-124 - 0,1 п.л.

2. Методические рекомендации по оценке энергоемкости объектов сельскохозяйственного назначения и росту эффективности энергосберегающих мероприятий в строительстве М.: ВАСХНИЛ, 1988. -

- 41 с. (в соавторстве) - 2,73 п.л. ¿. Энергетические аспекты орошения // В сб.: ..Оптимизация условий возделывания сельскохозяйственных культур. Кишинев: Штиинца, 1989. С. 105-112. - 0,7 п.л.

4. Методические рекомендации по определению энергетической эффективности орошения. М.: ВАСХНИЛ, 1989. - 42 с. (в соавторстве)- 2,75 п.л.

5. Определение затрат совокупной энергии в орошаемом земледелии. // Вестник с.-х. науки, - 1589. - Я 3, с. 93-96 (в соавторстве) - 0,3 п.л.

0. Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур на оровяемых землях Иолцтгля (обзор). Кишинев: МолдШИНТИ., 1939. - 44 с. (в соавторстве) - 2,0 п.л. ^