Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование системы регулирования водораспределения в борозды при поливе из лотков-оросителей

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование системы регулирования водораспределения в борозды при поливе из лотков-оросителей"

Министерство сельского хозяйства и продовольствия СССР Главное управление высших учебных заведений

кыргызский ордена .знак почета* сельскохозяйственный институт им. к. и. скряг.ипа

На правах рукописи

ИВАНОВА Наталия Игоревна

УДК 626.824:621.643

Совершенствование системы регулирования водораспределения в борозды при поливе из лотков-оросителей

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое

земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кагдидата технических наук

Бишкек 1992

■ ШНИСТЕГСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И. ПРОДОВОЯЬСШЙ СССР

ГЛАВНОЕ.УПРАВЛЕНИЕ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ-ЗАВЕДЕНИЙ

КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ШСТИЗУТ ИМ. К.И.СШБИНА

На правах рукописи

ИВАНОВА НАТАШ ИГОРЕВНА

УДК 626.824:621.643

• СОВЕНЕНЯВОВАНЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ' ВОДОРАСПРНЗЕЛШН В БОРОЗДЫ ПРИ ПОЛИВЕ ИЗ ЛСПКОВ-ОРОСШЕЛЁЙ. •

Специальность 06.01.02 - ыелиоргсия и орсдааемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Биакек - 1991

Работа.выполнена в Кыргызском ордена "Знак Почета" сель-снохозяйственном институте -им.К. И.Скрябина..

Научный руководитель

Официальные•оппоненты.

Ведущая организация

член-корреспондент ВАИХНЛЛ, 'доктор технических наук, профессор Я.З.БОЧКАРЕВ

доктор технических наук, профессор Б.Г.КОВАЛЕНКО

• кандадат .технических наук, старший научный сотрудшк ' Л.З.КРАВЧЕНКО

Кыргызский государственный институт по проектированию водохозяйственных объектов ."Кыргкзгипроводхоз".

Защита состоится М4. " грР.Йп{г /1Я 1992 г, часов

на заседании слециализировакного созета К 120.77.07 по присуждению ученой степени' кандидата технических наук в Кыргызском ордена "Знак Почата" селъскохоэяРствзннэм•институте имени К.И.Скрябина (72С453 .ГСП, г.- Б^кек, ул.Коммунистическая, 66).

С диссертацией, ыояно ознакомиться. в'библиотеке Кырг.СХИ.

■ ' Автореферат разослан " /О " I99.fr.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент ■

В.Ф.ТАЛМАЗА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность теш. Водораспределение и годоподача в. низовом звене оросительных систем до сих пор остается одним.из наиболее трудоемких и несовершенных процессов в орошаемом земледелии.

Автоматизация полива позволит повысить производительность и улучшить условия труда поливальщиков, повысить урожайность сельскохозяйственных культур и обеспечить экономию- оросительной воды.

Наиболее распространенным при поливе пропашных сельхозкультур в аридной зоне является полив по бороздам; В настоящее время этот способ полива практически снабжен средствами "малой механизации" , с помощью которых в полной мере не решается проблема равномерного и нормированного водораспределения в поливные борозды. Для ее решения требуется совершенствование и создание прогрессивных технических средств и технологий бороздкового полива. •

Наиболее перспективной базой дальнейшего совершенствования ■ технологии полива по бороздам является дискретная технология. Одним из перспективных направлений при совершенствовании техники и технологии полива малоуклонных■земель на почвах средней и пониженной водопроницаемости является применение стационарных систем автоматизации полива, включающих лотки-оросители с автоматизированной •водоподачей в борозды и устройства управления процессом полива.

. Разработка и внедрение более совершенных систем регулирования водораспределения в борозды с применением лотков-оросителей, реализующих дискретную технологию и обеспечивающих гидравлическую автоматизацию полива, позволит ликвидировать ряд недостатков, присущих в настоящее время комплексу технических средств для регулирования- водораспределения по бороздам.

Разработка и исследование системы регулирования водораспределения в борозды из лотков-оросителей'проведены в соответствии с планом научно-исследовательских работ Кыргызского сельхозинститута по теме 0.5.06.01 проблемы 0.52.05.

Целью работы являлось обоснование^ создание, исследование и внедрение в практику поверхностного орошения усовершенствованной системы регулирования водораспределения в борозды из лотков-оросителей, обеспечивающей автоматическое распределение и стабилизацию расходов.в борозды.

Для достижения поставленной-цели рассмотрены и решены следующие задачи:

- сформулированы технические условия и требования к способам и средствам'автоматизации-регулирования йодорэопределения;

- выполнен обзор и анализ существующих и предложенных систем автоматизации полива по бороздам (САП), на основании чего сделан вывод о необходимости совершенствования САП;

- дано технологическое обоснование САП.и предложены наиболее целесообразные схемы автоматизации водораспределения при поливе иа лотков-оросителей;

- решены вопросы организации водоподачи в борозда при дискретной технологии;

- разработана конструкция принципиально новой САП по бороздам, включаяцай устройства для распределения воды в поливные борозды (УББ) и устройства' управления поливом • (УУЙ);

- дано■теоретическое и гидравлическое обоснование предложенных конструкций;

- проведены экспериментальные исследования гидравлических характеристик предложенных устройств и выбраны оптимальные параметры САП; '••'.. _ ' ...

- разработана методика гидравлического■расчета устройств,-входящих в САП; , ' •

- выполнена внедрение САП.

Научная новизна.' Разработана методика установления максимальной ординаты'гидромодуля дДя отдельных'регионов без построения графика," методика установления опгщюльного расхода, лотка-оросителя. Разработаны- новые технические средства для распределения вода в поливные борозды и управления поливом, защищенные на уровне авторских свидетельств на изобретение.- Дано теоретическое обоснование и анализ процессов в параболических лотка* с боковыми водосливами. Установлены основные закономерности процессов неравномерного движения воды в лотках, армированных диафрагмами, с дискретным-отделением расхода по длине оросителя. Разработана методика расчета УББ и методика расчета УУП.

Практическая' ценность работы состоит в создании,, обосновании, и применении при лоливе малоуклонных земель на почвах средней и пониженной водопроницаемости, где возможна, длина борозды 300-400 и более метров, САП из лотров-ордсителей, обеспечивающей гидравлическую автоматизации- водораспределения в -борозды и

управления поливом, реализующей дискретную технологию, что позволяет повысить производительность труда на поливе, улучшить его качество, обеспечить экономию оросительной воды.

Предлагаемые конструкции- УВБ с применением диафрагм позволяют значительно расширить диапазон применения лотков по уклонам-(до 0,005).

Разработанная методика решения вопросов организации полива при автоматизированной водоподаче в борозды позволяет установить расчетный расход распределителя,-обслуживающего севооборотный . массив, без Построения и укомплектования графика гидромодуля, а тапке оптимальный расход лотка-оросителя и его производительность, что позволяет сократить 'затраты времени при проектировании автоматизированных систем. полива и улучшить качество проектных работ. Разработанные методики расчета.САП позволяет также сократить пе- ■ риод проектирования. .

Ввалкзадия результатов.работы. Методика проектирования САП .из лотков- оросителей была "испрльзована при разработке двух рабочих проент.ов -на. общей площади .37 га:

1. "Комплексная реконструкция ороваемих земель в колхозе "Шекер" Кировского района"("Киргизводироект", 1939 г.).

2."Экспериментальный участок автоматизации поверхностного полива по бороздам на- опытном поле Учхоза Ккрг.СХИ1' ("Киргизгип-•р'овоцхоз", 1990 г^). .

Результаты разработок и исследований по теме Используются в курсовом и дипломном -проектировании студентов Кьгрг.СХИ (19861991 г.г.), а также комплексно:- вьшускных работах работах слушателей факультета повышения квалификации инженерных кадров-(I9S8--1990 г.г.). ■ '

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы догладывались на-научных конференциях Кыргызского СХИ (Фрунзе, . 1986-1991), на ХШ научно-технической- конференции ДГЖИ (Джамбул, 1988), на Республиканской научно-технической конференции "Автоматизация гидромелиоративных систем" (Фрунзе,. 1988),' Республиканской школе передового .опыта "Передовые методы полива'сельскохозяйственных культур" (Фрунзе., 1988), на Конференции молодых' ученых и специалистов к IIO-й годовщине К.И.Скрябина -(Фрунзе, 1988), на Всесоюзной конференции молодых учёных (Ташкент, 1988), на Всесоюзной научно-технической койфередаии к .'ТбО-детию акал е-' мика б..а.Кумак.ова (Новочеркасск, 1989), на Мелизузо вской научно-.праятнчесйой-конфер'ёкаии молодых учених (Фрунзе, -.1990) .

Публикации, По .теме диссертаадаи-опубликовано 18 печатных работ, в том'числе 2 ¡авторских свидетельства на.изобретение.

Структура-и объем работы. Диссертационная работа изложена-на 189 .страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок и 26 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, основных выводов и. 5 .приложений, списка литературы•из 156 наименований, в том числе 15 на'иностранном языке. . .

.' СОДЕШШЕ РАБСШ- •■

В первой главе' дана-характеристика и особенности -низового, звена оросительной сети'при поверхностном, в том числе и борозд-ковом поливе. Отмечены основные его недостатки'в современном-виде: низкий уровень техника полива, большие .потери оросительной воды, низкий коэффициент земельного' использования, несогласованность. площади -участков одновременного, лолива с производительность и агрегатов на-послеполйвных.обработках,' сложность^производства поливов и другие 0 целью ликвидации "указанных недостатков в настоящее время разрабатываются высокоэффективные водосберегаю-щие технологии поверхностного орошения,.а также технические средства,'их реализующие и .обеспечивапциё автоматизацию труда на поливен. Этим вопросам 'посЕящены работы И.П.Дгаркова, • И.Г .Алиева, В.А.Арефьева, Н.В.Бвспалбва,'Я.В.Вочкарева, В.¿.Глазьева, Э.В.. Гершунова, Г.Л.Яуравской,М. ¿к Кабакова, Б.Г.Коваленко, Л.З.Кравченко , С.М.Кривовяза, Н.Т.Лактаева, Е.С.Мемиша, В.Носенко,Н.К. Нурматова, А .^.Пановой, Ц.П.Пензина, НШ.Степаненко',, В.А.Сурина, Дк.А.Суюмбаева, А.А.Херпигорева, БиБ.Шумакава,- Х-Шукурлаев&.Т.Ю. Юсупова и других. ^

В современных условиях наиболее-аффективным способом водо-подачи'а борозда-Является дискретный;, позволяквдй улучшить ка- . чество-. полива, снизить .потери оросительной ¡воды на сброс и фильтрацию, повысить/ равномерность увлажнения•и урожайность сель-: хозкультур, сократить общую продолжительность и затраты труда на поливб..Дискретная водояодача в борозды позволяет-также уп- • ростить техническую.реализацию .прлива двухпозиционными регулирующими органами по принципу "открыто-закрыто".. ■

С учетом особенностей дискретной водоподачи сформулированы технические условия и .основные требования к системам-автоматического: водораспределвния- в борозда.

При поливе малоуклонных земель на. почвах пониженной водо-

проницаемости на участках,.позволяющих нарезать длинные борозды (не менее.300 м) с возможность!), подачи в них поливных струй до 1,5-2 л/с, наиболее приемлемой'является оросительная сеть с лотками-оросителями. При этом автоматизированные поливные лотки, выполняющие одновременно функции и -транспортируощих каналов, служат последним звеном внутрихозяйственной оросительной сети, и имеют ряд преимуществ:, увеличение'коэффициента земельного использования (до 0,98) и коэффициента полезного действия (не менее 0,97),простота строительства, удобство эксплуатации, поввшенйе производительности труда. Полив По бороздш с. Применением-трубопроводов и шлангов при .малых уклонах требуёт большого. их диаметра, или создания дополнительного напора. •

. В нашей стране и-за .^бежом . разработкой и 'совершенствованием еистем автоматизации- полива с применением лотковых оросителей •занимались и.активно продолжают работать в этом направлении ряд айторов (В.А.Арефьев,-Я.В.-Бочкарев.-.Ю.С.Мемиш, М.А.Пензин, A.A. Терпигорев,- Л;Г.%рова, Х.Шукурлаев, Т.Ю.Юсупов, и'др.).

Лотки-оросители., отлийаются'техникой водоподачи в борозды. В ■ работе дан•анализ.способов выравнивания равномерности водораспре-деления 'по фронту полива, а'также • обзор и анализ существующих и предложенных конструкций-.устройств для водораспределения в поливные борозды (УВБ) к устройств для. управления процессом полива (3OTI),' на основании которого сделан вывод о том, что большинство рассмотренных конструкций в полной мере не отвечает 'сформулированным техническим условиям.и требованиям, что, в свою очередь, приводит к необходимости разработку усовершенствованной конструкции системы-автоматизации полива (САП) при поливе.-из лотков-оросителей.

. Во- второй главе- рассмотрена принципиальная технологическая схема автоматизации.полива из лотков-оросителей,"состоящая из распределительных лотков и автоматизированных поливных лотков (АЛЛ), а также-предложены'различные;варианты расположения последних- с" учетом организационно-хозяйственных^- рельефных* почвенных и других условий орошаемого массива. '

Рассмотрена также технологическая схема организации полива на поливном участке при .дискретной^водоподаче с применением АЛЛ,. согласно которой лоток-ороситель по длине разбивается на.секции ■ одновременного полива, в ■конце которых устанавливаются -перегораживающие сооружения^ Лри' дискретной технологии полива в-.качест- .

ве последних' могу; быть использованы УУП, обеейечиваищие полив' ' по. заданной' программе. ". ■ '

Для большинства известных -конструкций АЛЛ длийа полисных секций не долина быть' большекривой подпора. Увеличение длины поливной секции требует завышения габаритов-лоткового оросителя, а уменьшение ее - приводит к увеличения количества УУЕ по длине оросителя. Это ограничивает-диапаэон применения АЛЛ по уклонам.

• На основания вышеизложенного еще'раз'подтверждается, положение о необходимости совершенствования существующих систем регулирования водораспределения, не позволяющих в по'лно-й мере реализовать технологическую схему полива. •

'•' Кроме того, в настоящее время'не решены в достаточной степени вопросы организации полива при дискретном орошении кдк в целом на'севооборотном массиве, сак и "на поливном участке.

СущестЬувщйе рекомендации по организаций поливов с применением- высокопроизводительных технических средств на поливе' '(подземных трубопроводов, шлангов, АЛЛ и др.) -'на учитывают ряд факторов. (режта-орощедая. сельхозкультур, технологические параметры полива и т.п.) .или выполнены для ог'раничзняых пв площади участков,,не явл5тющихся' се'вооборот'ныма- массивами..

Предлагаемся новьй яодзсрд чс решению вопросов", организации п£)лмз5оз--дри аатоматадирЬвачноЙ водоподаЧе"в борозды на сети внутрихозяйственного •.-распределителя,' обслуживавшего севооборотной массив. Рассматривая Севооборотный ыасаив как единицу водопользования- н хозяйстве, необходимо учитывать реальные возможности по водообеспеченности его и пропускную способность ивжно-зяйстаенных распределителей. Удатывая, что пропустая способность этих каналов, а, следовательно, и'забираемый 'ими объем, ■воды из источника'орошения ке из&еняетсй, то общий полезный объем- вода может бьтЬ увеличен только за счет внутреннего ре-

• зерва - повышения коэффициента полезного действия сети и поливу. В известных, методиках для-установления расчетного расхода необходимо строить и укомплектовывать.графики гидромодуля, которые при "ручном поливе" имеют резко выраженные колебания ординат зо -времени и по величине, причем за расчетную ординату принимается максималькое значение в наиболее напряженный период вегетации. Зти графита необходимо привести в соответствие с новби высокопроизводительной техникой.полива, приме .нение.которой позволит более оперативно провести поливы на севооборотном -массиве. .

Для постооения новых графиков необходимо знать величину У/пах* котоРУ13 можно установить без построения и укомплектова--1ия графика гидрамодуля при "ручном поливе",

■ Для подтверждения последнего были использованы построенные 1 укомплектованные графики гидромодуля при "ручном" поливе для :векловичных севооборотов по' 40 хозяйствам Чуйской долины Кыргызстана, расположенные в пяти гидромодульных районах. Выборка вариационного ряда была принята на основе принципа. рандомизации. 1ри этом были проанализированы периоды с максимальными ординатами.

Путем статистической.обработки вариационного ряда по фгпах остановлено, .что изменчивость его'значительна (коэффициент ва-шаиии > 20 %) и поэтому нельзя использовать среднее значение зрдинаты гидромодуля для любого хозяйства. Для условий Чуйской ;олины вероятность'образования-максимальной ординаты гидромсду-ш во 2-3 декаду июня составляет 95 %. Следовательно, для уста-говления максимальной ординаты гидромодуля следует сложить гид-юмодули■отдельных сельхозкультур, входящих, в севооборот, за 2 ! 3 декады июня (по ведомости режима.орошения) и Еыбрать из 5вух ординат большее значение, которое и принимается за расчет-зув (максимальную) ординату графика гидромодуля.

При статистической' обработке вариационного'ряда по величи-ш разницы А для каждого варианта .между ^укомплектован-

шми"и укомплектованными ординатами ъх?%тах1 ~ 9-тах}) пока-)атель точности не превышал .15 %, что меньше коэффициента фор-¡ировки (20 %)'при определении.расхода хозяйственного распределителя. С учетом вышеизложенного установлен Коэффициент /С = = = 0,93 (I),

-. .Аналогичный коэффициент можно получить для любого региона.

Полученный гидромодуль {^отзх) сохраняется постоянным в течение вегетации для систем с применением средств автоматиза-ии полива .(рис.1).

• Продолжительность полива определяется по зависимости

г ,' ^ -/77 , - (2)

\це оС - доля площади, зашттая сельхозкультурой.в севообороте;

/7? - поливная норма, м.3/га.

' Полученные значения продолжительности полива делятся попо-[ам и откладываются от средней даты,.установледаой по,режиму фошения. .

•Р/с. I. График гидромодуля для высокопроизводительных сис1

1 - относительная стоимость УУП ;

2 - относительная стсим.'сть лотков

Построенный график гидромодуля укомплектовывают и определяют расчетный расход распределителя, обслуживающего севооборот,по известным зависимостям.

Число•одновременно работающих АЛЛ на хозяйственном распределителе' Л равно: о .а

П _ "mar " nt

/l = дллл- »

<*qot мл

где _ площадь севооборота, га; «^/-оптимальный расход АЛЛ.

Для установления 8opt были построены кривые изменения относительной стоимости УУП (стоимость количества УЛ1 на длине по-лиеной секции АЛЛ при заданных параметрах полива, отнесенная к • максимальному их числу, при различных расходах АЛЛ) и относительной стоимости железобетонных параболических лотков различных стандартов (стоимость лотка конкретного типоразмера,: отнесенная к стоимости лотка максимально возможного-типоразмера, при гэдглком^расходе при рекомендуемых уклонах) (рис'.2). Установлено, что @0pt изменяется от 175 до 225 л/с.

Поливные секции АЛЛ длиной ¿с при'дискретной вс^оподаче в борозды работают в парном режиме полным расходом @со? , а длина фронта одновременного полива составляет ■ 2LC .

Тогда фактическая суточная производительность АЛЛ составит:

с ,; А , га/сут (4)

сут Т

где ^ - расчетная длина борозды, м; - время водоподачи для внесения поливной нормы, час.

JJ фбл

Полученная должна быть не менее требуемой:

У -4/7Л

га/^ ; (»• '

/Г9*** ^ /7™Р

если условие & rfCt/m не выполняется, проводится корректи-

ровка по расхода, подаваемому в борозду, в сторону эго уменьшения. Число пар поливных секций на АПЛ будет равно:

Л = ¿по*/*« ' " (б)

где $ло/г - плошадь поля, га; - площадь одновременного полиПродолжительность пелива поля': * 2Т/?С , сут. (7) На основании решения вопросов организации полива выполняются. последующие этапы проектирования оросительной сети и управления поливом в эксплуатационный период.

В третьей главе на основании выводов, изложенных в первой глазе, а также схем и организации полива, дано конструктивное обоснование, принцип 'действия и схемы работы принципиально новой конструкции САП, включающей УВБ и УУП, конструкции которых защищены рядом авторских свидетельств на изобретение. Пр;и'л:илиальнь'е схемы УВЕ приведены на рис.3 и 4. В общем случае УВБ. включают ороситель лоткового типа, водозаборные и водораспределительные элементы. Бодозасорные элемент; выполняются в виде отсеков с переливней стенкой и представляют собой боковые водосливы, расположенные дискретно по длине лоткового оросителя, а водораспределительные элементы - перфорированные водоводы трубчатого (рис.З) или другого сечения (рис.4) или однобортную выводную борозду.

УВБ с водораспределительным элементом в виде перфорированного трубопровода (рис.З) включает лоток-ороситель I, снабжении; водосливными вырезами 2, водовыпускное устройство, включающее камеру 3 и водовыпуск 4, на который одевается трубопровод 5, подающий воду через разворотную полосу трактора по трубкам 6. Ороситель I разделяется на поливные секции, на границах которых устанавливается УУП 7 (показано условно;). В голове, устанавливается стабилизатор расхода 8 (показан условно). 11ри работе УВБ в поливном режиме (УУП 7 в положении-"закрыто") вода переливаете, через водосливные вырезы 2,. обеспечивая педачу. в камеру 3 посто янного расхода, что обеспечивается расчетом бокового водослива. Через водоЕыпуск 4 веда'поступает е трубопровод 5, а из него по Трубкам б в борозды., УУП 7 обеспечивает полив по заданной программе в.соответствии с дискретной технологией. По окончании полива УУП.7 отключается, уровень воды в секции лотка-оросителя •понижается ниже отметки-водосливов 2, что обеспечивает прекршде ние подачи воды в данной секции и начало .полива в следующей.Воз можен вариант УВБ,. когда перфорированный трубопровод 5 заменен однобортной выводной бороздой.-

УВБ'по рис.4 включает лоток-ороситель-1 с горизонтальной плитой '2, разделяющей его на проточную (верхнюю) и непроточную (нижнюю) части. В последней расположены водовыпуски в борозды 5 По границам отдельных- секций оросителя .устраиваются боковые вс досливы 4.. Работа УВБ аналогична вышеописанной. -

С целью уменьшения строительной высоты лотка-оросителя за водосливом 4 устанавливается' диафрагма 5 на отметке не ниже соответствующей уровню воды при работе оросителя в ^рсГнзитномере!

Е

1—

С.

1—

£

р-

—

У/У /У/ У/у /-/У //У /У/

Рис. 3. Принципиальная схема УВБ с перфорированным трубопроводом & / 4'

У^о \ О-р О, ■'// УУУ^/УУ-УУУ

о о о . о ' о

\УУУ' /У/. У// 'УЛ

У

ООО о о о

'У/У у/У У/У /У/

Г/1- //? ///

777~77Г7ГГ

Рис. 4. Принципиальная схема УББ с горизонтальной плитой. . УП - уровень поливной; УТ - уровень транзитный.

Для боков'о: водосливов, расположенных дискретно по длине поливной секции параболического лотка, на основе теории движения жидкости с переменным расходом теоретически получена зависимость для определения величины расхода, сбрасываемого через боковой водослив в сечении с абсциссой -X

' г-х

(8)

где /? = / + .¿р^А— * ^ ~ относительная глубина, 3.= ^ ; /} ■ глубина на водосливе; /?г, , 02 - глубина, скорость и расход в оросителе ниже водослива.

Для обеспечения равномерности воцораспределения через водо-выпуски боковые водосливы в предложенных конструкциях рекомендуется устанавливать на расстоянии, равном критической длине (в пределах которой потери напора полностью компенсируются восстановлением напора за счет уменьшения скорости при раздаче расхода по пути) перфорированного водовода.

При неравномерном движении воды в лотках-оросителях, армированных диафрагмами, с дискретным отделением расхода по пути разность уровней воды перед диафрагмой и за ней может быть, установлена по зависимости: • пг

о?„ «= ' , (9)

О'

где ¿и и £ - коэффициент расхода и площадь полдиэфрагмозого отверстия; О. - расход воды за диафрагмой.

Величину можно установить по схеме дискретного отделения расходов через боковые водосливы по длине* оросителя. Уровень воды перед диафрагмой устанавливается путем построения кривой свободной поверхности на участке между боковыми водосливами. При этом за начальную глубину на расчетном участке принимается уровень воды за предыдущим -по течению 'боковым водосливом с учетом величины напора на последнем, Критерием установления диафрагмы является уровень воды в конце участка, величина которого с запасом до бортов оросителя не должна превышать строительную высоту • лотка.

На границах поливных секций-устанавливаются УУП (рис.5), ' принцип работы которого сводится к следующему. При- отсутствии воды в первой поливной секции оросителя лодпорно-транзитный сифон I находится в нерабочем положении. При.этом цилиндрический клапан 2, расположенный' над' зарядно-разрядным насадком -3, плотно прилегает к последнему. Клапан 2 уравновешен с' емкостью-протиЬо-

весом 4, имеющей трубку -влиза 5 и отверстие слива б. При поливе из первой поливной секции УББ вода по трубке 5 (установленной на отметке поливного уровня) поступает в емкость 4 и одновременно истекает через слав 6. При этом расход поступления постоянен и больше ррсхода истечения, что обусловливает наполнение емкости 4. Ссстношениз расходов поступления и истечения принимается таким, чтобы наполнение емкости происходило за заданное время (технологически равное продолжительности водоподачи пои дискретном поли-' зе). Пол наполнении емкости сна начинает опускаться, поднимая клапан 2, что обеспечивает поступление водь* з насадок 3 и зарядку сифона через воздушную трубку в. Для сброса воды устраиваются сдивкке отверстия 9, сообщенные с камерой 10, а также водосбросное окно 17.

По мере зарядки сифона I происходит полив зо зтопсй секции ососителя. При этом з сливное отверстие 6 емкости 4 входит конусное отверстие патрубка 7, выполняющего роль гидравлического дросселя. Диаметр дросселя назначается таким, чтобы опорожнение емкости 4 произошло за заданное время (требуемое по технологии дискретного полива). По окончании этого процесса емкость 4 поднимается в начальное (верхнее) положение, клапан 2 прикрывает насадок 3, происходит прорыв воздуха череа полый наездок 3, передаваемый через трубку 8 в сифон I, обеспечивая, его разрядку.

Время наполнения емкости-противовеса устанавливается по

зависимости ? <- /_____' ,_-I

Л ^ Щ\Р - 7

где Н \\ 5 - наполнение в емкости и ее площадь и Зсл -- коэффициент расхода и площадь сливного отверстия; НПр- напор, при котором расход истечения будет равен постоянному расходу притока.

Согласно технологической схеме работы САП, время наполнения и опорожнения емкости-противовеса УУП, установленных на границах поливных секций АЛЛ, работающих в парном режиме, принимается равным продолжительности дискреты водсподачи ¿д . В конце каждой пары секций устанавливается УЭТ1, у которого время наполнения и опорожнения емкости-противовеса принимается разным общему времени / , необходимому для внесения заданной поливной нормы.

В четвертой главе с целью подтверждения теоретических и конструктивных разработок, выбора оптимальных гидравлических параметров, а также для всестороннего изучения влияния различных фак-.

Рис. 5. Принципиальная схема устройства управления ' поливом

Ш

О О Г 02 ЛЭ 84 а$ М . й7 М м ж А

Рис. 6. График зависимости (у,)'•

1 - боковой прямолинейный- водослив;

2 - боковой полигональный- водослив

торов на гидравлические параметра устройств, входящих в САП, бы-. ли проведены экспериментальные исследования, выполненные по разработанной, методике на/экспериментально^ установке а масштабе '.. 1:2., а .также .полупромышленном макетном 'образце лотка-оросителя, "(лоток марк» Лр-4).

В процессе исследований изучались: продольный профиль свободной поверхности'на боковом'водосливе, коэффициент расхода прямолинейного, и полигонального боковых водосливов, характер истечения, зоды. через боковой, водослив,.изменение коэффициента гидравлического трения по Длине перфорированного водовода; коэффициент расхода водовыпускных насадков, равномерность распределения расхода по длине оросителя, цикл работы.УУП, характер работы,и параметры гидравлического дросселя. .

3 результате проведенных исследований установлено, что изменение капоров над гребнем боковых водосливов'длиной до I м, рас-положенных.в параболических лотках, происходит- практически по прямой.' линии и напор над гребнём водослива можно принимать разным ' среднему 'арифметическому значения напоров в начальном а конечном сечении водослива. П'олучены зависимости ддя определения коэффициента -расхода для боковых водосливов (рйс.6):; ' • .

V для прямолинейного водослива . . .'

Ф = 473 ■ + ' (и)

для полигонального водослива

' ' . (12)

где М ■ напор на-водосливе;, р - высота, порога.

- При исследовании характера.истечения воды через боковой водослив • установлена оптимальная длина рабочей камеры всдовыпусков - от 15 до 25 см. ' .

Исследованиями установлена .тагске зависимость' коэффициента-'■ гидравлического трения -Л. от конструктивного отношения ^(рис.7):

Л - 0,0*# -я 5 , . (13)

на основании чего получены зависимости для' определения критиче.с— . кой длины перфорирбвённых водоводов: •

_ для водоводов круглого сечения //-/

• ¿лр* г'к7Г' '> ' ' (Г4)

■№0 ОМ ОМ от от

1-ош ^

* X

.___

„." "

-•—.-Г.- .-•-г "Г*

Рис. 7. График. зависимости Л^)

? 4 ? " £ 7 <Л. 0 Н ■ & ¿е /Р'*

Рис. 8.'. График зависимости--

аг о.? • й? а* а? во , о? о* лс

В1С. 9. График зависимости :

для- водоводов некруглого, сечения .... ,

¿Ф *.г/.7М гу7УГ > (15)

где В и & - диаметр и гидравлический радиус водовода; л/ -- число водовыпускных/отверстий; конструктивное отношение .водовода. .

Получены зависимости для определения..коэффициентов расхода водовыпускных насадков перфорированных трубопроводов. Графики зависимостей от числа '5 руд а при .-оме трах водовыпускных насадков 10, 15 и 20 мм приведены'на рис. 8.

Исследованиями по установлению равномерности распределения расходов водовыпускных насадков-перфорированных, водоводов установлено, что равномерность водораздачи по длине-оросителя соответст-■ вует заданной точности ( - 10 %).

При исследовании цикла работы емкости-противовеса УУП установлено,- что.время наполнения емкости можно устанавливать по известным формулам гидравлики - .истечение* жидкости: при переменном напоре при наличии -постоянного, притока, принимая коэффициент расхода сливного отверстия.^¿, = 0,62.

При изучении.характера работы гидравлического дросселя в УУП установлены ' значения коэффициентов расхода..целевого отверстия в зависимости от диаметра сливнбго отверстия и от

диаметра дроссёля: : ,

* ■ •-' 9° -.-','

Я , :-::- • (16)

^? г08

На 'основании теоретических- и конструктивных .разработок, а также экспериментальных исследований предложенных устройств■разработана методика,'расчета УВЕ и УУП... -.

Разработанная методика расчета УВБ позволяет определить глубину-, проточной- части, лотка-ороситедя при работе- его в транзитном • и-поливном режимах, глубину непроточной части оросителя или диаметр трубопровода,, расстояние между боковыми-водосливами,. а так-' же их-параметры и число, -диаметры-водовыпускных насадков.

; Разработанная.'методика расчета-УУП позволяет установить гидравлические и конструктивные параметры подпорно-транзитного сифона, 'зарядного на'садка, .емкости-противовеса, диаметр гидравличес -кого дросселя.-

■ В диссертации приведены примеры расчета-:. ^ВБ для объектов внедрения.-' '

В пятой главе описаны объекты и результаты реализации предложенных. САП.

Б рабочем проекте реконструкции орошаемых земель в колхозе "£екер" предлагаемая САП применена на площади 18 га.

В рабочем проекте участка автоматизации полива в Учхозе Кьтрг.СХИ предложенная САП применена на площади 19 га.

В диссертации даны рекомендации по изготовлению и строительству системы.

Выполнен расчет экономической эффективности дискретного.полива с применением предлагаемого УББ по сравнению с шестью вари-' антам;:: "ручной" полив,- шланговый, а также АДЛ различной конотг рукции. Капвложения пс предлагаемому варианту составили 793,6 .руб/га, общие эксплуатационные затраты - 60,3 руб/га, приведенные затраты - 199,34 руб/га. Расчетный экономический эффект -- 25,4. „128,5 руб/га.

' оснозше вывода-

• 1. Одним из самых известных -в ретроспективном плане и пиро-кораспространенных пр.и орошении пропайних культур- в районах Средней Азии и Казахстана'является бороздкавый полив, имеющий ряд недостатков. Для их ликвидации требуется совершенствование и создание .прогрессивных технических средств и технологий. .

Основной базой дальнейшего'совершенствования, технологии поверхностного полива является дискретная технология, позволяющая в сочетании со средствами-абтоматкзации ликвидировать недостатки, присущие бороздковому поливу.

2. бдним из перспективных направлений при совершенствовании техники полива малоуклонных земель'на почвах средней и пониженной водопроницаемости является применение, стационарных систем автома-.-тизации полива, включающих лотки-оросит.ели с автоматизированной водопбдачей в поливные борозды и-устройства управления поливом/4

3."В работе дано технологическое обоснование -автоматизации водораспределения в борозды из лотков-оросителей при дискретной-, водоподаче, предложены, схемы полива с применением ДЦЛ с учетом организационногхозяйственных условий орошаемых массивов.

4. Предложена методика решения вопросов организации поливу для .высокопроизводительных автоматизированных систем как на се-

Безоборотном массиве-в целом, так и на севооборотном поле (поливном участке)'. При этом предложена методика определения максимальной расчетной ординаты гидромодуля для-отдельных регионов с действующими оросительными системами 5ёз построения и укомплектования графика; приведено обоснование оптимального расхода и числа АЛЛ на хозяйственном распределителе. .

5. На основании анализа известных систем автоматизации полива с применением лотковых оросителей обоснована, необходимость совершенствования их. Б диссертации сформулированы технические условия и требования к способам-и средствам-автоматизации водо-распределения по бороздам при дискретной технологии полива, на основе чего предложена принципиально новая система автоматизации водораспределенйя в борозды, включающая устройства для водорас-пределения в борозды (УББ) и устройства управления поливом (УУП) (а.с. » 1463860, 1989). •

6. Разработаны и предложены варианты конструкций УВВ, включающих ороситель лоткового'типа, водозаборный элемент-, выполненный в виде бокового водослива (прямолинейного или.полигонального.), -а такае водораспределительный элемент - перфорированный водовод-круглого или другого сечения или однобортную выводную борозду. -Разработаны конструкции устройства для управления процессом, полива, представлящиа сифоны, оборудованные. гидродействующими программаторами. В работе дано теоретическое, конструктивное и.гидравлическое обоснование-предложенных устройств,, получены зависимости между их конструктивными и гидравлическими параметрами.

7. Проведены'исследования гидравлических характеристик уст-■ ройств, входящих в систему автоматизации полива (-САП). Получены зависимости.для расчета параметров боковых Зодосливов,. определено значение коэффициента.-расхода прямолинейного и полигонального боковых водосливов, -установлены- оптимальные параметры водовыпускных-камер УВБ.. Исследованиями установлены также гидравлические характеристики перфорированных водоводов (коэффициент гидравлического трения,- коэффициент расхода водовыпускных отверстий,равномерность водораспределения). Получены зависимости для определения критической длины перфорированного водовода.-'

Проведены исследования, и установлены оптимальные гидравлические параметры УУП (цикл работы устройства, парзметры гидравлического дросселя).

8.'На основании проведенных экспериментальных исследований

разработана методика расчета УББ и УУП, которая апробирована при разработке двух рабочих проектов ("Комплексная реконструкция орошаемых земель в колхозе "Шекер" Кировского района",198Э г.; "Экспериментальный участок автоматизации поверхностного полива по бороздам на опытном поле Учхоза Кирг.СХИ", 1990г.) на общей площади 37 га.

9. Расчетный экономический эффект от использования предлагаемой САП по сравнению с немеханизированныы и полуыеханизиро-ваннкми способами полива, а также по сравнению с АЛЛ различной конструкции составляет .31-128 руб/га.

• Основное содержание диссертации изложено в следующих работах: •

1. Методика определения расстояний между водовыпусками из лотков-оросителей при автоматизации полива по бороздам / Автоматизация гидромелиоративных систем: Тез.докл.реслубл.науч.-техн. конф,- Фрунзе,-1988.- С.107-109.

2. A.c. № 1402633, ЖЛ4 Е В. 13/02. Устройство для полива.-0публЛ5.06.88, Бюл.№ 22 (соавторы - Я.В.Бочкарев, В.А.Биленка* Н.А.Биленко).

3. Автоматизированная система регулирования водор.аспределе-ния в борозды при поливе из лотков-оросителей / Пути повышения эффективности использования водных ресурсов в.условиях их нарастающего дефицита: Тез.докл.■Всесоюзн.конф.мододых ученых.- Ташкент, 1988.- С.8!..

4. Гидравлическая автоматизация водораспределения и полива по бороздам из лотков-оросителей / Передовые методы полива сельскохозяйственных культур: Тез.докл.республ.йколы передового опыта.- Фрунзе, 1988.- С.28-30 (соавтор Бочкарев"й.В.).

5. Гидравлический расчет устройств автоматизации водораспределения в борозды при дискретном или непосредственном водозаборе из оросителя / Тез.докл'.конф.молодых ученых Кирг.сельско-хоз.ингта,- Фрунзе, 1988.- С.42-45.

6. Теоретическое обоонование и анализ-процессов в параболических лотках с. боковыми-водосливами (в зоне-влияния -водосливов) / Гидравлическая автоматизация оросительных систем и технология орошения: Сб.науч.тр.Кирг.сельскохоз.ин-та.- Фрунзе, 1988.-.С. 52-62.

7. Система автоматизации водораспределения в борозды из лотков-оросителей при дискретной водоподаче / Гидравлическая автоматизация оросительных систем и технология орошения: Сб.на-учн.тр.Кирг.сельскохоз.ин-та.- Фрунзе, IS88.- С.41-51 (соавтор Бочкарев Я.В.).

8. A.c. 1463860, МКЛ4'*; 02 В 13/00. Устройство для распределения годы в поливные борозды.- Опубл. 7.03.89, Бал.№ 9 (соавтор Бочкарев Я.В.):

9. Совершенствование системы регулирования водораспределе-ния в борозды при поливе из лотков-оросителей / Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве:Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф.- Новочеркасск, 1989.- С., 175-176.

10. Исследование коэффициента расхода боковых водосливлв в параболических лотках-оросителях / Гидроавтоматика в мелиорации: Сб. науч.- тр. Кирг. сельскохоз. ин-та.- Фрунзе, 1989.- С.90-97.

11. Заработка и внедрение устройств автоматизации водорас-пределения в борозды и управления поливом: Отчет и НИР; Руководитель Я.З.Бсчказеэ / Гос. Кем. Сов. Мин. СССР по прод. и закупкам: Xiipr. сельскохоз.. ин-т.- F ГР 01890076494; Инв.№ 0290. 0015880,- Фрунзе 1989.- 89 с.

12. Организация- полива при автоматизированной водоподаче в борезды //-Мелиорация и водное хозяйство.- 1990.- JP 5.- С.29-32 (соавтор Панова-A.B.).

■ 13.-Гидравлические исследования и расчет устройства управления поливом по бороздам из лотков-оросителей / Вклад молодых ученых.в науч.-техн. прогресс в сельхоз. пр-ве: Тез. докл.-Фрунзе, 1990.- С. 35-36.

14.. Опыт внедрения автоматизированной системы дискретного полива по борозда!-! из лотков-оросителей / Вклад молодых ученых в науч.-техн. прогресс в сельхоз. пр-ве: Тез. докл.- Фрунзе, 1990.- С. 52-53.

15. Гидродействуклцее устройство для полива по бороздам из лотков-оросителей / Системы гидравлики оросительных систем и совершенствование технологии регулирования водного режима орошае-. мых полей: Сб. науч. тр. Кирг. сельскохоз. ин-та.- Фрунзе, 1990.--С. 58-64.

' 16. Методика гидравлического расчета лот'ков^-оросителей при автоматизации полива по бороздам / Гидравлическая автоматизация

оросительных систем: Сб. науч. тр. Кирг. сельскохоз. ин-та.-

- Фрунзе, 1990.- С. 75-83.

17. Неравномерное движение'воды в лотковых каналах, армированных диафрагмами, с дискретным отделением расхода по пути / / Гидравлическая автоматизация оросительных систем и водосбере-гающие технологии орошения: Сб. науч. тр. Кирг. сельскохоз.ин-та,

- Фрунзе, 1991.'- С. 45-55.

18. Исследование равномерности распределения расхода по длине лотка-оросителя / Сб. тр. препод, и.студент. Кирг. сельскохоз. ин-та.- Фрунзе, 1991.- С. 8-10.

Подписано в 2 01 ?2 Формат. Ç?. ' jï/tÇ

Печать офсетная. Ойудм -f, О,. п. п.Здк. S 5' : Тир. /00

' ■ I II • I ■ ■ !■ . Ч1И' ■ nul I "rti .........I1'*!!1 ■ ПИЛ ■ lll-.-l.lN_

г. Бишкек, ул. Коммунистическая, 6В. Типография КСХИ