Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование конструкций и обоснование параметров систем микроорошения

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование конструкций и обоснование параметров систем микроорошения"

На правах рукописи

ИКРОМОВ ИЛХОМЖОН ИСЛОМКУЛОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ МИКРООРОШЕНИЯ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 >,;.3 2015

Москва-2014

005557870

005557870

Работа выполнена на кафедре «Мелиорация, рекультивация и мель» Таджикского аграрного университета им. Ш.Шотемура

Научный руководитель- Губер Кирилл Вадимович

доктор технических наук

Официальные оппоненты: Овчинников Алексей Семенович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАН, ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный аграрный университет, зав. кафедрой "Сельскохозяйственное водоснабжение и гидравлика"

Данильченко Анатолий Николаевич,

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, доцент кафедры "Мелиорации и рекультивация земель"

Ведущая организация - ФГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводо-снабжения "Радуга"

Защита состоится «_2б_» февраля_2015 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова по адресу: 127550, Москва, ул. Большая Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ и на сайте Мр:// sovet.vniigim.ru/index. рЬр?са!ееогу

Автореферат разослан

_2014г.

Ученый секретарь диссертационного совета —С.Д. Исаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исслемонания В условиях возрастающей чис ленности населения как в Республике Таджикистан, так и в странах Цен тральной Азии в ближайшей перспективе наиболее острыми становятся про блемы сельского и водного хозяйства. Это связано, с одной стороны, с необходимостью увеличения количества продуктов сельскохозяйственного пРо-

3 ' ДРУГ°Й СТ°Р0НЫ' С к, водных и земельных ре-

сурсов. Поэтому рациональное и интенсивное использование водных и земельных ресурсов в Центральноазиатском регионе, особенно для малозе-мельнои Республики Таджикистан, имеет важное народнохозяйственноГзна-чение. На данный момент Правительством Республики Таджикистан определены три основные стратегические направления развития Республики, одним из которых является обеспечение населения продуктами питания собственного производства. А это требует развития и интенсификации сельскохозяйственного производства в условиях ограниченных водно-земельных ресурсом ПЛ°ЩаДЬ °Р0ШаеМЫХ земель в Таджикистане по состоянию на 1 января

ГГ Г™ т7™С- Га' что —ляет 480/0 площади возможного орошения (1,56 млн. га). На душу населения приходится менее 0,1 га что в 2-3 меньше, чем в соседних государствах. Более того, значительная часть орошаемых территорий расположена на предгорных склонах, которые имеют уклоны более 0,01. Более 98о/о земель орошается поверхностным способом, несмотря на общеизвестные недостатки - значительные потери оросительном воды, неравномерное увлажнение корнеобитаемого слоя почвы возникновение ирригационной эрозии почв, низкая производительность ™уда поливальщика, низкий КПД оросительной системы и т.д. Отрицательные последствия традиционного способа орошения приводят к снижению урожайности и валового сбора сельскохозяйственных культур и оказывают отрицательное влияние на успешное выполнение Продовольственной программы

_ Для рационального использования природных ресурсов, роста сельскохозяйственного производства необходимо развивать современные способы технологии и технические средства орошения, в том числе микроорошение' Применение микроорошения, в частности микродождевания, предотвращает вышеперечисленные недостатки поверхностных способов орошения и позволяет значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур

Степень разработанности темы. Исследованиями новых способов орошения занимались многие ученые: Александров А.Д. (1978), Бородычев

-з-

В.В. (2006, 2010), Гжибовский С.А. (2011), Городничев В.И. (2008), Грамма-тикати О.Г. и Кузнецова Е.И. (1999), Григоров М.С. (1976, 2001), Губер К В

Р и8;7Г?'ЛбеНОК НЛ- °991' 2011}' 3убаИа °-3' С2012), Кузнецова Е И. (2004), Лебедев Б.М. (1977), Лямперт ГЛ. (1999), Маслов Б.С (1992)

Муртазин P.M. (1986), Нурматов Н.К. (1991), Сабуренков С.Н. (2004) Храброй М.Ю (1999, 2008), Чичасов В.Я. (1977), Шейнкин Г.Ю. (1987), Шлаков Ь.Ь. (1991) и др. Этими учеными предложены различные конструкции и системы микроорошения. Однако, широкому их применению в большинстве случаев препятствуют сложность конструкции, необходимость создания высокого давления в оросительной сети и их дороговизна.

Таким образом, разработка более упрощенных конструкций и технических средств, не требующих специальной очистки воды и обеспечивающих надежную эксплуатацию, является своевременной и актуальной проблемой

Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка новых конструкций технических средств и систем микроорошения сельскохозяйственных культур для условий закрытого и открытого грунтов

Для достижения поставленной цели решались следующие основные за-

дачи:

- провести анализ природных и климатических условий орошаемых земель Республики Таджикистан;

- провести анализ существующих водосберегающих и почвозащитных технологий и техники полива;

- разработать новые конструкции основных элементов системы микродождевания - микродождевателей, обеспечивающих дождь с допустимыми значениями интенсивности и крупности капель и с высоким коэффициентом равномерности распределения искусственного дождя по площади полива;

- разработать новые системы микродождевания для условий закрытого и открытого грунтов, работающие в низконапорном режиме и обеспечивающие распределение осадков по орошаемой площади, исключающее ирригационную эрозию почвы и непроизводительные потери оросительной воды

- провести лабораторные и опытно-экспериментальные исследования разработанных конструкций и систем микродождевания для обоснования основных параметров технических характеристик разработанных конструкций и систем;

- провести расчёт экономической эффективности предложенных разработок.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- разработана новая низконапорная система импульсного микродождевания для теплиц и лимонариев с использованием осенне-зимне-весенних осадков для условий с острым дефицитом воды. Система обеспечивает распределение поливной воды по орошаемой площади, исключающее ирригационную эрозию почвы и непроизводительные потери оросительной воды, что приводит к экономии водных и энергетических ресурсов;

- предложены новые дождевальные устройства, обеспечивающие дождь с допустимыми значениями интенсивности и крупности капель, с высоким коэффициентом равномерности распределения его по площади дождевания одним микродождевателем;

- обоснованы основные параметры конструкций технических средств и систем микроорошения на основе лабораторных и опытно-экспериментальных исследований;

- обоснована экономическая эффективность применения предложенных разработок.

Теоретическая и практическая значимость работы. Т^Рши,^,, И практическая значимость работы заключается в разработке новых конструкций дождевальных устройств и систем микродождевания как для условий закрытого, так и открытого грунтов, в расчетах и обосновании их параметров. Разработанные конструкции и системы будут способствовать широкому внедрению микродождевания и тем самым позволят значительно повысить эффективность использования водно-земельных ресурсов с целью подъема урожайности сельскохозяйственных культур. Осуществление этих мероприятий внесет определённый вклад в аграрное развитие Республики Таджикистан и других стран Центральноазиатского региона.

Методология и методы исследования. При разработке технических средств и систем микродождевания использовался метод системного подхода и теория проектирования новой техники. Лабораторные исследования проводились в лаборатории кафедры мелиорации, рекультивации и охраны земель Таджикского аграрного университета им. Ш. Шотемур, а полевые - на Гис-сарском опытно-производственном участке ТаджикНИИГиМ и на дождевальном участке, построенном на территории средней школы № 64 кишлака Калаи Малик Вахдатского района. При проведении экспериментальных исследований на опытно-производственных участках использовалась методика полевого опыта Б.А. Доспехова (1979). Параметры элементов техники полива микродождеванием определялись по методике оценки качества полива дождеванием в условиях сложного рельефа (ВНИИМиТП) и вычислялись по рас-

четным зависимостям (Штепа Б Г Носен™ И <ь п

1990). '' носенко ВФ-> Винников Н.В. и др. -

ЛИЯСЯР™^^ аппарата прово-

татов исследований проводилаГГ ™ики. Обработка резуль-

реляционного и дисГсГн о ^ ШТСМа™й статистики, кор-

числительныхпро^амм для гГ ^ ° современных вы-

Положения, ,г на затиту.

лождь" допу^ГыГз«ГмГВДеВаЛЬНЫХ УСТР0ЙСта< °®еспечивающие

соким коэффициентом ра^^тгстю^т^^0™'100™ И КРУПН°СТИ ~, с ны-

И о^х^^ГХ^^^ КаК ДЛЯ УСЛ0ВИЙ -«о, так Щие распределений п^ТГ НЮК°НаПОРНОМ и обеспечиваю-

ирригацион^о эрозик, ™! ;:::; °Р0ШаеМ0Й ПЛ0Щадй' -—шее воды а также сш^боп^,^^^ ^ри оросительной

-^Цд^^Г^ПТ^ ПРИМеНеНИеМ апр0бир'

тистических методов для их обпГ Лаб0раТОрНЫХ экспериментов и ста-

микродоадевания Лилась Г ПР°баЦИЯ К0НС™« и систем

производственном^ " ^^ °ПНП«>-с_ на территории

датского района. кишлака Калаи Малик Вах-

на Раб°ТЫ Д°Л0ЖеНЫ И °ДОбре-

жикского аграрной ^ состава Тад-

но-практической конференций Ш , Ш™ура, Международной науч-хозяйства в РЬ»^1^—* « практической конференции «МелиорацияТросс™ ^ НаУЧН°"

ность», посвященной 100-летию ™ ~ ^аДИЦИИ и совРемен-

мелиоратора, академика ВАС™ Р°ЖДеШЯ ВЫ«его- У-ного -заслуженное ДеяГГна^ профессора,

вича, (Москва, 24-25 10 2012г Л л, Аверьянова Сергея Федоро-

«Почвы Азербайд>гана: ген^ис ^ХГ™*™"* ^

пользование и экология» б™\ОбТ^Г гГ^оТп РаЦ™НОе -

I. аку, 8.06.2012г., Габала, 9-10.0б.2012г.), Между-

народной научно-практической конференции «Продовольственная безопасность: состояние и перспективы», посвященной 20-летию Независимости РТ и 80-летию ТАУ им. Ш. Шотемура (Душанбе, 8-9.10.2011г.), Международной научно-практической конференции «Профессиональное знание ^техническая культура - движущая сила специалиста», посвященной тематике

5 05 2010М Г°Д °бГ°ВаНИЯ И техническая культура» (Душанбе,14-15.05.2010г.), на конференции Бочкаревские чтения «Современные энерго- и

ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (Рязань: РГАТУ им. П.А. Костычева 2009) и республиканских конференциях в Душанбе (2009 - 2014 годы)

Личный пкля„ автор-, состоит в постановке лабораторных и полевых исследовании и обосновании методики их проведения, в разработке новых конструкции дождевальных устройств и систем микроорошения. Автором определены элементы техники полива, осуществляемого с помощью новых конструкции дождевальных устройств и систем микроорошения. Выявлены технические характеристики новых конструкций дождевальных устройств Дана экономическая оценка разработок и рекомендации производству

Реализация результатов иссле.оватш Предложенные новые конструкции дождевальных устройств и систем микроорошения применены для орошения лимонария „а научно-экспериментальном полигоне ГУ «Таджик-НИИГиМ» Министерства мелиорации и водных ресурсов Республики Таджикистан на площади 0,06 га и приняты к внедрению на площади 2 6 га Разработки автора также приняты для внедрения на площади 3,5 га в'опытном хозяйстве «Зироаткор» Института Земледелия Таджикской Академии сельскохозяйственных наук. Разработанные новые конструкции дождевальных устройств и систем микроорошения и технология полива микродождеванием используется в учебном процессе гидромелиоративного и других факультетов Таджикского аграрного университета в качестве демонстрационных материалов новой техники и технологии орошения.

Публикации. По тематике и материалам диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации, разрабтки защищены двумя патентами Республики Таджикистан на изобретения, и получены 2 положительных решения о выдаче патента РТ на изобретение.

рбъем и структура лнссертапии Диссертационная работа изложена на 186 стр., содержит 39 таблиц, 53 рисунка и приложения на 7 страницах состоит из введения, 4 глав, заключения, рекомендаций по эксплуатации разработанных систем микроорошения, рекомендаций производству и списка

использованной литературы, включающего 151 источник, из них - 8 зару-

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

природных условий респ^6™

ственных культур ££££ ^^^S^Z*"™»^

зующий природные условия Республик Тя Г ^ 3°Р' хаРактеРИ-зультатов практического ™ Р-

сельскохозяйственных культур выпТГГГ микроорошения

микроорошения. ^ ВЫП0Лнена оценка Достоинств и недостатков

лова xTnZ лГ Раб°Т ^ Р6СПУ6ЛИКИ Т™истан: Джуманку-

ИкромоваШ1(2005)'

това Я.Э.(2002) и др yTbrx ciaH ¿^V™™0«» ^-(2005), Пула-кова Р A nomi V W НГ: ЛлексаиДР°ва А.Д.(1978), Бальбе-

кова Р.А.(2003), Бородычева В.В. (2006, 2010), Гжибовского С А (20111 Го

родничева В.И. (2008), Грамматика™ О.Г. и Кузнецовой Е И г

рева М.С. (1976, 2001), Губера К.В. (1988, 2006), ГГка НН ^ 2011)" Зубаирова О.З. (2012), Кузнецовой Е.И. (2004) Лебедева Б М 97^ п перта Г.П. (1999) Маслова Б Г пост п * Д Ь'М' (1977)' Л™-

Tro», T.J., Simunek J. «. а,. (2004, „ др. в результате „„t, у™„о'

ZZZZr: как волоСГ™«;

почвозащитный И ЭКОЛОГИЧНЫЙ способ орошения обеспечт,^

водно-воздушный и питательный режим в 3Ге РаОТпосГ Х°Р0ШИИ системы растений и эффективно воздейст^

обеспечивает повышение урожайности Z

микродождевании обеспечивается рехулирование микроклим та^рИТ™о

- ТаГ' ™ П°ЗВ0ЛЯеТ УЛУЧШИТЬ «б-ние растений в п"! сухи. Также при орошении микродождеванием площадь увлажнения по сравнению с капельным орошением, увеличивается в 2 5-З раза Го О 0б11 важно при орошении садовых культур. Раза, что особенно

Однако анализ характеристик и работы существующих технических средств и систем микроорошения показывает, что их широкое ГроиТводГ но ни Рименение ограничивается рядом причин, связанных с oLocLel ' НО ™зким качеством искусственного дождя, а именно: сравнительно вы" кои^интенсивностью и крупностью капель дождя, с низкой равномерноею ра пределения осадков по площади дождевания, высоким давленом в оро сительнои сети, высокой стоимостью и т.д. Следовательно, требуется конст-

_ в _

руктивное совершенствование дождевальных устройств и систем микроорошения.

Во второй главе "Разработка конструкции и обоснование параметров основных элементов систем низконапорного микроорошения" приведены разработанные автором новые конструкции дождевальных устройств и систем микроорошения, расчет и обоснование их параметров. Особенностью систем и конструкций является их простота, относительно низкая стоимость, надежность в работе, ресурсосбережение и работа в низконапорном режиме.

Оросительная система теплиц (МП № Т1 408, 2011г.) (рис.1) предусматривает накопление воды в накопительном резервуаре из поверхностных и подземных водоисточников, а при остром дефиците воды - за счет сбора осенне-зимне-весенних атмосферных осадков с прилегающих к теплице крыш домов и других построек посредством системы желобов с последующей подачей в поливную сеть системы. Последняя в местах раздачи воды снабжена микроводовыпусками, с помощью которых осуществляется капельный или капельно-бороздковый полив сельскохозяйственных культур, возделываемых в теплицах.

Рисунок 1. Оросительная система теплиц: 1 - светопрозрачный корпус; 2- система желобов из прилегающих к теплице домов, собирающих осенне-зимне-весенние атмосферные осадки; 3 - накопительный резервуар; 4 - крышка; 5 и 7 - сливной и отводящий патрубоки; 6 -вентиль; 8 и 9 - растворный и расходный баки; 10 - сообщающий патрубок; 11 - дозатор; 12

- трубка; 13 - кран; 14- распределительный трубопровод; 15 - соединительный патрубок; 16

- печка; 17 - ёмкость; 18 - дымоход; 19 - расширительный бачок; 20 и 21 - отводящая и подводящая трубы; 22 - переливной патрубок; 23 - водоподводящая труба; 24 - электрический нагреватель (тэн); 25 - поливные трубопроводы; 26 - микроводовыпуски-капельницы; 27 -шаровой кран; 28 - заглушки.

Обеспечение низконапорного режима работы поливной сети осуществляется расположением их с положительным уклоном (0,005 - 0,05). Напор воды в оросительной системе колеблется: в распределительном трубопроводе в пределах до 1,5-2,0 м, а в начале поливного трубопровода -до 0,5 м. Подача

-9-

воды в поливной сети осуществляется посредством регулирующего устройства, устанавливаемого на его начальном участке. Расход микроводовыпус-ков зависит от способа подачи воды микроводовыпусками (капельный или капельно-бороздковый) и возделываемых культур и колеблется в пределах от 3-4 до Юл/ч и более. Концы поливных трубопроводов открыты и не доходят до конца рядков растений. С целью обеспечения равномерности водораспре-деления микроводовыпусками, установленными по длине поливного трубопровода, при работе в низконапорном режиме допускается технологический сброс, который используется для полива растений, находящихся на концевом участке рядков.

Система также предусматривает подачу питательного раствора в оросители и нагрев воды в холодное время года. Система может работать и в напорном режиме, при этом в качестве низконапорных микроводовыпусков используются высоконапорные капельницы с соответствующими расходно-напорными характеристиками, а концы всех оросителей закрываются.

Низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и лимонариев (МП № Т7 464, 2011г.) (рис.2) позволяет полностью исключить потери воды из поливных трубопроводов путем накопления сбросных вод в накопительном резервуаре посредством водосбросного желоба и подводящего трубопровода. Технологический сброс воды необходим для обеспечения равномерного наполнения водой поливного трубопровода, обеспечивающего распределение воды между микродождевателями по всей его длине.

Рисунок 2. Низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и лимонариев: 1- накопительный резервуар; 2-водоподгото-вительный узел; 3- водоподкачивающий узел; 4-магистральный трубопровод; 5-узел подкормки; 6 -запорно-регулирующее устройство;7- соединительная труба;8 - колодец; 9 и 10-распредели-тельныйтрубопровод соответственно первого и второго порядков; 11- поливные трубопроводы; 12- трос; 13- поддерживающие кольца;14-низконапорные микродождеватели; 15-водосброс-ные желоба; 16 - подводящий трубопровод; 17-растения; 18 - стенка теплицы; 19 - заглушка; 20 -крепления для поддержания желоба.

Распределительный трубопровод второго порядка (10) и поливные трубопроводы (11) расположены по минимальному уклону на тросах (12), пропущенных через поддерживающие кольца (13) и прикреплены к металлическим конструкциям перекрытий теплицы и лимонария. При этом трос (12)

для подвески распределительного трубопровода второго порядка (10) натя-

- ю-

нут вдоль стенки (18) теплицы и лимонария, а для подвески поливных трубопроводов (11), трос натянут над растениями (17) вдоль их рядков. Поливные трубопроводы (11) снабжены в местах раздачи воды низконапорными импульсными микродождевателями (14).

Конец распределительного трубопровода второго порядка закрыт заглушкой, а концы поливных трубопроводов для обеспечения безнапорного режима движения воды и равномерного водораспределения микродождевателем открыты и сообщаются с водосбросными желобами и далее с подводящим трубопроводом, подающим воду в накопительный резервуар. Регулирование расходов воды в начале распределительных и поливных трубопроводов осуществляется с помощью запорно-регулирующих устройств. Напор воды в системе может равняться высоте теплиц и лимонариев, но не более 3,5 - 4,0 м, а на начальных участках поливных трубопроводов не более 0,5м.

Импульсный микродождевателъ (Положительное решение по заявке № 1300818 от 03.12.2013г. о выдаче патента РТ на изобретение) (рис.3), работает периодически. Время наполнения его корпуса водой (от 2,0-4,0 до 5,0-10 мин) зависит от его объема (200-400см3) и диаметра фиксированного водопроходного канала (8) (1,0-5мм). После наполнения корпуса (1) водой происходит выплеск воды, время выплеска составляет от 0,5-1,0 до 2-3 мин. Время выплеска определяется диаметром трубки сифона (5) (6-10 мм) и ее длиной (0,5-1,5м), а также размером щелевого дефлектора (6). Напор воды над фиксированным водопроходным каналом (11) равняется уровню наполнения поливного трубопровода (13).

Рисунок 3. Импульсный микродождеватель: 1- корпус; 2-воздухоотводное отверстие; 3-сифон; 4-отверстия; 5-трубка сифона; 6-наконечник; 7-дефлекторный клапан; 8- наконечник с фиксированным водопроходным каналом; 9-регулируемые болты; 10-конусообразный выступ; 11-фиксированный щелевой дефлектор; 12-заменяемые шайбы с фиксированной толщиной; 13-поливной трубопровод; 14-тросс или арматура перекрытий теплиц и лимонариев или шпалерной проволоки виноградников; 15-

подцерживающие кольца.

Узел I

а) б)"

Вследствие изменения напора воды в трубке сифона от минимума до максимума и наоборот, происходит постепенное уменьшение и увеличение радиуса полива микродождевателем, в процессе которого поданная порция воды быстро впитывается почвой, что способствует снижению интенсивно-

от аПШРат ^ ложительное Решение по заявке №1400852

от 14.04.2014r._o выдаче патента РТ на изобретение) предназначен для полива сельскохозяйственных культур как для условий закрытого, так и открытого грунтов (рисунок 4). Отличительной особенностью указанного аппарата является крыльчатый дефлектор, установленный по вертикальной оси и работающий от напора воды. Вода, проходя между зазорами в крыльчатке орошает внешнюю сторону круга, а ударяясь в лопатки, орошает внутреннюю сторону. Таким образом, достигается равномерность распространения дождя по орошаемой площади.

4- «V .7 89 10

Рисунок 4. Дождевальный аппарат: 1- корпус; 2-поливные канавки; 3- ободочная планка; 4-пластина; 5- наклонные держатели; 6-штанга; 7- крепёжный элемент; 8-шарикоподшипник; 9-втулка- 10-крепежные болты; 11-наклонно-выпуклые лопасти; 12- стояк оросительного трубопровода.

В третьей главе "Экспериментальные исследования систем микроорошения и дождевателей" представлены исследования разработанных технических средств и систем микроорошения. Приводятся сведения об объектах исследований, условиях и методиках проведения работ (рисунок 5)

Для получения достоверной информации о технико-технологических параметрах разработанных технических средств и систем микроорошения исследования проводились на модульных участках, близких к производственным условиям и оборудованных необходимыми элементами и узлами системы. Поэтому можно считать, что полученные результаты при проведении опытно-экспериментальных исследований являются репрезентативными и для производственных условий.

Опытно-экспериментальные исследования разработок

Низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и лимонариев, оборудованная новыми импульсными микродождевателями

Исследованиями установлено, что коэффициент равномерности распределения расхода воды импульсными микродождевателями, установленными по длине поливного трубопровода, находится в пределах 0 92-0 97

От насоса

Рисунок 5. Схема лабораторных установок:

а) для исследования низконапорного микродождевателя непрерывного действия: 1 и 6 - вентили для регулирования соответственно расхода и напора воды; 2 -поливной трубопровод; 3 - стояки; 4 - микродождеватель; 5 - манометр.

б) для исследования низконапорного импульсного микродождевателя:

1 - эстакада; 2 - ёмкость для регулирования постоянного уровня воды; 3 - шаровой кран для регулирования расхода воды; 4 - стояки; 5 - проволока; 6 - поливной трубопровод; 7 -микродождеватель импульсного действия; 8 —поддерживающие кольца.

Относительная неравномерность водораспределения (3-8 %) связана с постепенным уменьшением слоя воды от начала к концевой части во внутреннем поперечном сечении трубопровода (рисунок 6).

Средневзвешенная интенсивность искусственного дождя, создаваемого импульсным микродождевателем, зависит от отношения напора воды Н к размеру щелевого дефлектора Вщ. Размер щелевого дефлектора колеблется в пределах 0,5-1,5 мм.

4 „Я 8 10 12 14 1Л

Номе)»:» мшфодождгвятглей

Рисунок (,. График распределения расходов импульсных мпкродояадевателей, .установленных по длине поливного трубопровода

Исследование распределения интенсивности искусственного дождя по площади дождевания одним микродождевателем показывает, что по мере удаления от центра к периферии распыления осадков, интенсивность дождя уменьшается (рисунок 7).

В зависимости от значения Н/Вщ интенсивность дождя колеблется от 0,32-0,4 до 0,10-0,18, а средневзвешенное значение изменяется от 0,23 до 0,28 мм/мин, что соответствует рекомендуемым значениям в работах А.Н. Костя-кова и других ученых для средневодопроницаемых почв. Коэффициент равномерности распределения осадков по площади дождевания одним импульсным микродождевателем при радиусе полива 1,1-1,25 м составляет 0,92-0,98.

(ЯШМ

ш

4 . У.!/:....

О а 0.6 0,4 0.' 6 0.1 V

Расстояние. м

4ч

Щ

М 0« б,< о} о"«"< Расстояние. :

а1 61 в")

Рисунок 7. Распределение интенсивности дождя по площади орошения новым усовершенствованным импульсным микродождевателем при: а) Н/Вщ=3000; б) Н/Вщ=1500-в) Н/Вщ=1000. Высота наконечника микродождевателя от поверхноста земли"1- 1 2 м Звездочкой (* ) обозначено место установки импульсного микродождевателя

Исследование интенсивности распределения оросительной воды по площади дождевания одним дождевальным аппаратом и радиус его полива (рисунки 8 и 9) показали, что они зависят от соотношения напора воды Н к диаметру поливного отверстия с!отв. Установлено, что с увеличением Шотв от 2000 до 8000 средняя интенсивность дождя увеличивается от 0,195 до 0,245

мм/мин, а радиус полива - в два раза (от 4 до 8 м). Дождевальный аппарат можно применять и при больших значениях соотношения Н/с10ТВ., Однако это не дает заметно лучших результатов, т.к. при этом, как видно на рис. 8, радиус полива практически не увеличивается, хотя для создания больших соотношений Н/си затрачивается значительно большее количество энергии.

а) б) В)

Рисунок 8. Распределение интенсивности искусственного дождя, создаваемого одним -новым - усовершенствованным дождевальным аппаратом по площади дождевания при разных значениях отношений Н/с10тв: а) 4/^=2000; б) НМОТВ=6400; в) Н/с}ота= 8000.

8000

3000 4000 5000 6000 7000 Отношение НЛЬтв. Рисунок 9. График зависимости радиуса поливного участка одним доэдевальным аппаратом И от соотношение Н/<1отв.

9000

Исходя из вышеизложенного, по соотношениям НМ™ можно рекомендовать рациональную область применения нового усовершенствованного дождевального аппарата в следующих пределах: 2000 > Н/с1отв < 8000.

Результаты вычисления средней интенсивности дождя и коэффициента равномерности распределения осадков по площади дождевания показали что они в пределах рекомендуемых соотношений H/d0TB соответственно колеблются от 0,192-0,247 мм/мин до 0,83-0,91 мм/мин, причем большие значения равномерности распределения осадков соответствуют большим значениям соотношения H7d0TB (рисунок 10).

6000 7000 S000 9000

1000 20.00 3000 4000 5000 Отношение Н/с1отв. Рисунок 10. График зависимости равномерности распределения осадков по площади доящеванпя одним довдевальным аппаратом Кр от соотношения Н/(1отв. Kp=f(H/floTB.)

Исследование зависимости крупности капель дождя при разных соотношениях Ш<1тв показало, что в вышеуказанных рекомендуемых пределах применения дождевального аппарата его значения колеблются в пределах 2,08-2,4 мм, что вполне допустимо для средних и легких по гранулометрическому составу почв (таблица 1).

Результаты исследования по определению высоты установки дождевального аппарата от поверхности земли показшш, что наилучшей высотой считается 1,0 м от поверхности земли (рисунок 11). При такой установке дождевального аппарата радиус поливаемого участка увеличивается на 20 % по сравнению с его установкой на 0,6м от поверхности земли. Однако дальнейшее увеличение высоты установки - более 1,5м от поверхности земли - практически мало влияет на радиус поливного участка (увеличение радиуса составляет всего 5-6 %). Поэтому высоту установки дождевального аппарата можно рекомендовать в пределах от 1,0 до1,5м от поверхности земли

Таблица 1. Зависимость крупности к-ят»т. ™

фактической интен-

нанример лрГГ ооО 1 * ^^ «ального аппарата,

Р ер при Н/си-8000, показывает, что на расстоянии до СО 7 П КМ? г>

™сП:гс1ка'шливаемого од"«и ~ьнЫМ" „ ■1

ность дождя примерно соответст™рт г-™™ р ' ™тенсив-

л»«,, а „. „¿„„» кр^Т™^Го1;17;ич;вни0юк ™пловди НИЯ, » Г ГеГл—аП"аРаТОВ ™ —

- -

о 1000 2000 3000

Отнош ение Н/(1оте 6000 7000 «ООО

радпуса—„«г« ' отношения Н/(1отв. при рашой высоте установки аппарата от поверхности гелии

♦ Ралпусполива Л при высоте установки дождевального аппарата отповерхностиземлп 11. ы Ь=о бм

" установки дождевального аппарата отповерхносппемш Ь, м |]= 1 0м

! оте установки дождевального аппарата от поверхности-земли Ь. мЬ= 1" м

а)-мезвду аппаратами/;

вального аппарата.

В четвертой главе 'Технические решения по системам микроорошения и их экономическая эффективность", основываясь на результатах проведенных опытно-экспериментальных исследований, представлены технические характеристики предложенных конструкций микродождевателей и систем микродождевания (таблица 2).

№п/п

10

11

12

13

14

15

16

17

Таблица 2. Техническая характеристика усовершенствованного импульсного микродождевателя (работа без перекрытия)

Тип

Характеристики

Принцип работы в процессе подачи поливной нормы воды растениям_

Расход воды, л/с

Напор воды, м :

- над поливными отверстиями

- над щелевым поливным пространством

Объем емкости микродождевателя, мл Диаметр поливного отверстия, мм

Диаметр сифонной трубки, мм

Длина сифонной трубки.

м

Размер щелевого поливного пространства Вш, мм

Оптимальное соотношение Н/В

Площадь захвата, м2

Допустимая мутность оросительной воды, г/л

Допустимая крупность твердых частиц в воде, мм

Продолжительность, мин.

- заполнения емкости водой

- опорожнения (выплеска дождя)

- одного цикла работы

Средняя интенсивность дождя, мм/мин

Среднекубический диаметр капель дождя, мм

Коэффициент равномерности распределения дождя по площади захвата

Показатели

Сифонный

Импульсный

0,0015...0,0030

0,02...0,05 0,8...1,5

100...500

2,5...3,5

6,0...8,0

0,8...1,5

0,5...1.5

1000...3000

4,0...6,0

До ОД

До 0,3

1,0...3,0 0,5...1,0 2,0...3,0

0,23...0,28

1,5...2,0

0,92...0,97

Выполнен расчет экономической эффективности применения разработок и даны рекомендации производству. В таблице 3 в качестве примера приведена техническая характеристика усовершенствованного дождевального аппарата.

Таблица З.Техническая характеристика усовершенствованного дождевального аппарата (работа без перекрытия) Характеристики ^ Показатели-

№ п/п

1

Конструкция дождевального аппарата

Принцип работы дождевального аппарата

ТТТТЯЛ-СРТТЛ ттлттт»г»тгл™х ~_____1 7 -

Диаметр поливного отверстия «До^, мм

Л ППШ1ДЛТПЛ -------------------...

—----------иди, ММ

Количество поливных отверстий (канавок), шт.

Оптимальное значение соотношения напора к диаметру поливного отверстия

10

Площадь захвата в зависимости от соотношения Н/си„. м2

Дефлекторный с крылато-вращающимся дефлектором^

Непрерывный 2,0-4,0

2000...8000

Давление воды в оросительной сети, МПа

Расход воды дождевального аппарата, л/с

Средняя мм/мин

интенсивность дождя рс

11

12

Средний диаметр капель дождя сЦ. мм

Кттттгпттт —_______

—--——-^----Г-------иср, ММ

Коэффициент равномерности распределения дождя по площади дождевания

---—------—м^^удсраппл

Допустимая скорость ветра при работе микродождевателя, м/с

Технико-экономический расчет показателей использования рекомендуемых разработок показал, что суммарный годовой экономической эффективности от их внедрения, связанный с улучшением качества полива микродождеванием, составляет 7006,3 руб./га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .Разработана новая низконапорная система импульсного микродождевания для условий закрытого грунта - теплиц и (или) лимонариев, обеспечивающая при поливе распределение дождя, уменьшающее ирригационную эрозию почвы и сокращающее непроизводительные потери оросительной^ ды. Напор воды в системе не превышает: в мануальном и распределительном трубопроводах 4-5м, а в участковом и поливном - 0,2-0 5м Усовершенствована конструкция импульсного микродождевателя

2.Разработан новый дождевальный аппарат с крыльчатым дефлектором для полива сельскохозяйственных культур как для условий открытого и закрытого грунта, обеспечивающий интенсивность дождя 0,23-0,28 мм/мин,

-20-

крупность капель 2,0-2,3 мм, коэффициент равномерности распределения дождя по площади полива одним микродождевателем 0,927 - 0,98 и равномерность распределения дождя импульсными микродождевателями, установленными по длине поливного трубопровода 0,92-0,97, что соответствует технико-технологическим характеристикам дождевальных систем.

3. Определен радиус полива участка и высота установки аппарата от поверхности земли в пределах 1,0-1,5 м при соотношении напора к диаметру сопла в пределах 2000^ НЛЗотв.^ 8000.

4.Годовая экономическая эффективность от внедрения рекомендуемых разработок, связана с улучшением качества полива при применении микродождевания и экономией оросительной воды, и составляет 202,2 $ США или 7006,3 руб/га.

Перспективы дальнейшего развития темы.

Дальнейшее развитие темы в перспективе будет направлено на:

- разработку технологии и технических средств для обеспечения процесса автоматизации работы предложенных систем микроорошения;

- проведение более углубленного исследования технологии микроорошения различных сельскохозяйственных культур с использованием предложенных разработок;

- установление .элементов техники полива микроорошением при применении предложенных конструкций и систем микроорошения в разных почвенно- климатических и топографических условиях.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Икромов, Илх. И. Новый способ микроорошения сельскохозяйственных культур / И.И. Икромов, Илх. И. Икромов // //Кишоварз = Земледелец. -2008, -№2(38), -С.28-29.

2. Икромов, Илх. И. Анализ существующих технологий и систем микродождевания сельскохозяйственных культур /Илх. И. Икромов//Кишоварз = Земледелец. -2009, -№ 4 (44), -С.34-36.

3. Икромов, Илх. И. О некоторых технологических параметрах микродождевании /И.И. Икромов, Илх. И. Икромов//Кишоварз = Земледелец. -2011, -№ 1, -С.36-38.

4. Икромов, Илх. И. Новая усовершенствованная конструкция импульсного микродождевателя//Кишоварз = Земледелец.- 2014,- №1.- С.92-94.

Патенты на изобретения

5. Икромов, И.И. Малый патент № П 409 / И.И.Икромов, Илх.И. Икро-мов, З.А.Кадирова, М.М. Мирзоев //Оросительная система теплиц.-Бюл № 61 (1).

6. Икромов, Илх. И. Малый Патент № 17 464 /Илх.И.Икромов, И.И.Икромов // Низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и (или) лимонарий,- БИ- 2011.- № 65.

7. Икромов, Илх. И. Импульсный микродождеватель //Положительное решение № 1300818 от 03.12.2013г. о выдаче патента РТ на изобретение.

8. Икромов, Илх. И. Дождевальный аппарат/ Илх.И.Икромов, Ф.Икроми //Положительное решение по заявке №1400852 от 14.04.2014г. о выдаче патента РТ на изобретение.

Статьи в тематических сборниках и материалах конференций

9. Икромов, Илх. И. Массовое внедрение микроорошения - требования времени / И.И. Икромов, Илх. И. Икромов // Международная научно-практическая конференция «Профессиональное знание и техническая культура - движущая сила специалиста», посвященная «2010 год - год образования и техническая культура», -Душанбе, -2010, -С. 109-114с.

10. Икромов, Илх. И., Икромов И.И. Новая низконапорная система микроорошения сельскохозяйственных культур /Илх. И. Икромов, И.И. Икромов// Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: сборник научных трудов, посвященная памяти члена-корреспондента РАСХН и НАНКР, академика МАЭП И РАВН Якова Васильевича Бочкарева / под ред. Г.М. Туни-кова. -Рязань, 2009. -С.50-53.

11. Икромов, Илх. И. Новая низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и лимонарий /Илх. И. Икромов // Международная научно-практическая конференция «Продовольственная безопасность: состояние и перспективы» посвящен. 20-летию Независимости РТ и 80-летию ТАУ им. Ш.Шотемур-Душанбе, 2011г. -С. 867-869.

12. Икромов, Илх. И. Низконапорная система импульсного микродождевания теплиц и лимонариев /Илх. И. Икромов // Международная научная конференция «Почвы Азербайджана: генезис, география, мелиорация, рациональное использование и экология»,- Баку, 8-10июня 2012г.,- Баку, 2012.-Т.2.-С. 1045-1047.

13. Икромов, Илх.И. Исследование импульсного микродождевателя

низконапорной системы микродождевания теплиц и (или) лимонарий/Илх.И.

Икромов //Международная научно-практическая конференция «Мелиорация

в России - традиции и современность», посвященная 100-летию со дня рож-

-22-

дения выдающегося ученого - мелиоратора, академика ВАСХНИЛ, доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Аверьянова Сергея Федоровича, Москва, 24-25 октября 2012 г - М 2012

14. Икромов, Илх. И. Усовершенствованная конструкция импульсного микродождевателя для систем микродождевания/ Илх. И. Икромов // Международная научно-практическая конференции «Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства в России», Москва, 22-25 апреля 2014 г.- М., 2014

15.Икромов Илх.И. Некоторые технологические характеристики импульсного оросителя системы низконапорного микродождевания / Илх.И. .Икромов, К.В.Губер// Юбилейная международная научная конференция «Комплексные мелиорации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных земель», М.:Изд.ВНИИА, 2014.- с.66-69.

* f

J

Подписано к печати <8^. ^Заказ Ш<30 Тираж 100 экз.

ФГБНУ ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова 127550, Москва ул. Б.Академическая,44