Главное меню
Реклама

`

Практические аспекты эксплуатации поливной сети систем капельного орошения

Обеспечение работоспособности поливной сети на проектном уровне является важной составляющей технологии ее эксплуатации. На эффективность работы систем полива влияют, в числе многих факторов, качество воды и методы ее фильтрации.

Характер загрязнений

Чаще всего загрязнение капельниц обусловлено химическими, биологическими и физическими факторами, а в результате происходит снижение интенсивности водоподачи и, как следствие, равномерности орошения. Это приводит к увеличению продолжительности полива и расхода электроэнергии, а также к уменьшению производительности орошаемых культур. Поэтому для поддержания работоспособности поливной системы необходимо своевременно проводить промывку поливной сети, рассчитывать, сколько воды выпускают капельницы, и проводить их очистку.
Разработка комплекса этих меро­приятий и усовершенствование существующих технологий эксплуатации систем капельного орошения являются актуальными задачами с точки зрения их эффективного использования. В большинстве работ, посвященных этим вопросам, приведены результаты исследований качества поливной воды как фактора влияния на работоспособность поливной сети. По данным исследований Вермейрена и Джоблинга, доля загрязнений полив­ных сетей биологическими веществами составляет 37%, химическими — 22%, физическими — 31% и невыявленными — 10%.
Проведенные нами исследования были направлены на обоснование параметров поливной сети системы капельного орошения в режиме промывки для дальнейшего совершен­ствования технологии ее эксплуатации. В результате проведенной работы установлены основные закономерности изменения технологических параметров поливной сети в процессе эксплуатации с учетом гравитационных свойств движения условно загрязненного потока воды и адгезионной силы сцепления загрязнений с внутренними поверхностями поливного трубопровода и капельных водовыпусков. Определение параметров поливной сети в режиме гидравлической промывки основывается на математических зависимостях для неравномерного устоявшегося движения воды в трубо­проводах.
Исследование проведено на трубопроводах с разным сроком использования на действующих системах капельного орошения в условиях Степи Украины. Полевые испытания на опытно-производственных объектах показали, что процесс формирования загрязнений зависит, прежде всего, от химического состава воды. Учитывая это, были изучены особенности загрязнения трубопроводов при применении воды разных классов пригодности для орошения.
Лимитирующим показателем для выбора методов и средств подготовки воды является индекс стабильности, характеризующий коррозионную способность воды и возможность выпадения в осадок труднорастворимых карбонатов кальция из-за нарушения карбонатно-бикарбонатного равновесия. При его положительном значении процесс изменения агрегатного состояния химических веществ ускоряется, а при отрицательном замедляется. Индекс стабильности поливной воды на объектах наших исследований находился в пределах от –0,42 до 0,07.

Формирование осадка

При использовании воды из по­верх­­­­ностных источников в поливных трубопроводах формировался осадок биологического происхождения, в основном за счет диатомовых водорослей. Если же использовалась вода из подземных источников, осадок был сформирован в основном за счет повышенного содержания железа и сероводорода. Кроме того, на входных отверстиях капельных водовыпусков наряду с диатомовыми водорослями было обнаружено загрязнение илистыми частицами почвы и песка, хотя лабиринты капельных водовыпусков были заилены только частично из-за турбулентного режима движения воды в них.
Вследствие формирования такого осадка равномерность расходов капельных водовыпусков при использовании воды из поверхностных источников снижалась до 80–84%, а при использовании воды из подземных источников — до 82–87%.
Дополнительным фактором загрязнения капельных водовыпусков была фертигация. По данным исследований, при внесении с поливной водой удобрений рН водного раствора находился в пределах 3–7. На щелочных почвах внесение удобрений дает подкисляющий эффект, что обусловливает снижение индекса стабильности воды и приводит к незначительному ухудшению работы системы.
Формирование в поливных трубопроводах двух участков с разными режимами движения воды — турбулентным и ламинарным, что является следствием уменьшения скорости потока воды из-за колебаний ее количества и расхода капельных водовыпусков, приводит к изменению содержания загрязнений в воде по длине поливного трубопровода. Наиболее изменчивым показателем является содержание взвешенных веществ.
В результате в трубопроводе образуются две зоны — самопромывки и накопления загрязнений. Их формирование зависит от диаметра поливного трубопровода, а также расхода капельных водовыпусков и шага их расположения. В зоне самопромывки вслед­ствие турбулентного режима движения воды частицы загрязнений находятся во взвешенном состоянии, и промывная способность потока способствует их выносу в конечную (хвостовую) часть трубопровода. Взвешенные частицы в этой зоне свободно проходят через капельные водовыпуски.
В зоне накопления загрязнений при ламинарном режиме вследствие уменьшения скорости потока ниже 0,15 м/сек. происходят гидравлическая сортировка частиц загрязнений и их выпадение в осадок. Поэтому загрязнения формируются в конечной части поливного трубопровода. Причем длину загрязненного участка можно определить, исходя из диаметра трубопровода, минимальной скорости потока, при которой загрязнения выпадают в осадок, шага расположения капельных водовыпусков и их номинальных расходов.

Пути решения проблемы

Для прогноза фактических потерь урожайности из-за ухудшения работы систем полива мы предложили совместить наши исследования изменения затратно-напорных характеристик капельных водовыпусков (рис. 1) с зависимостью «водопотребление/урожайность», которую установили М. И. Ромащенко, А. П. Шатковский и Ю. А. Черевичный (рис. 2). Это позволит определить, что, например, при выращи­вании томатов снижение расхода капельных водовыпусков на 15% ведет к уменьшению потенциальной урожайности в среднем на 8,5%.
Для решения этой проблемы нами исследована возможность гидравлической промывки поливной сети и ее профилактической промывки кислотами.
Гидравлическое промывание проводится, когда загрязнения в полив­ной сети находятся во взвешенном состоянии, т. е. адгезионные силы сцепления не превышают самопромывную способность потока воды.
Особенностью промывания полив­ного трубопровода при его прямом наклоне является невозможность установить минимально необходимое давление. Это связано с тем, что при определенном значении наклона из-за увеличения геодезического перепада давление в начале трубопровода оказывается меньше минимально возможного для работы в режиме промывки, т. е. нет определенной закономерности изменения общих расходов трубопровода от давления.
В результате проведенных исследований установлено, что удаление осадка при гидравлическом промывании происходит при скорости потока воды более 0,25 м/сек. (рис. 3), когда вымываются частицы размером до 0,25 мм (рис. 4).
Для обеспечения такой скорости потока и уменьшения нагрузки на поливную сеть нами предложена конструкция поливного трубопровода в виде последовательно соединенных секций труб, диаметр которых уменьшается в направлении потока воды. Это позволяет уменьшить промывной расход трубопровода, длину загрязненного участка и, соответственно, продолжительность и энергоемкость процесса промывки. Необходимую для вымывания осадка скорость потока 0,25–0,3 м/сек. можно обеспечить за счет установки в конце трубопровода самопромывных устройств, которые срабатывают при каждом включении системы в работу.
Промывание кислотой. В процессе гидравлического промывания вымываются только загрязнения, которые находятся во взвешенном состоянии. Однако соли, входящие в состав полив­ной воды и удобрений, образуют труднорастворимые бикарбонаты кальция и магния, и их удаление из поливной сети составляет значительную техническую проблему. В поисках путей ее решения мы проводили опыты по профилактическому промыванию полив­ной сети химическими реагентами.
Известно, что влиять на направление реакции образования карбонатных отложений можно, изменяя условия ее прохождения, в частности концентрацию реагентов или уровень рН. В ходе исследования мы нейтрализовали образованный карбонатными солями осадок путем снижения рН водного раствора. В результате проведенных опытов выявлены закономерности влияния разных доз кислот на нейтрализацию щелочной реакции воды и изменение ее химического состава. В частности, установлено, что после внесения кислот концентрацией 0,02% уровень рН исходной воды снижается с 7–7,5 до 2,55–3,8. Причем влияние дозы кислоты на уменьшение показателя рН имеет тесную обратную корреляционную связь с коэффициентами корреляции в зависимости от вносимой кислоты (рис. 5).
Сравнение расходно-напорных характеристик капельных водовыпусков до и после промывания ортофосфорной кислотой проводилось на системах с водой из поверхностных и подземных источников. Такое промывание обеспечивает восстановление расходов водовыпусков до 92,9%. При этом следует учитывать, что эффективность промывки зависит от источника орошения и качества воды в нем.
Важно также принимать во внимание, что поливная сеть является составляющей поливного модуля, поэтому процесс ее промывки осуществляется комплексно по модульному принципу, что позволяет локализовать аварийную ситуацию.

Выводы

Таким образом, для минимизации процессов накопления загрязнений и снижения риска образования труднорастворимых соединений в течение поливного периода необходимо поддерживать отрицательный индекс стабильности воды путем ее подкисления.
Удаление загрязнений, находящихся во взвешенном состоянии, следует проводить путем гидравлического промывания поливной сети. Количество одновременно открытых поливных трубопроводов для промывки на каждом поливном модуле устанавливается так, чтобы обеспечить скорость потока в конце трубопровода более 0,25 м/сек. При появлении признаков устойчивого загрязнения необходимо промывать поливную сеть СКУ химическими реагентами с рН раствора в пределах от 2 до 3.  

Р. Купединова, к. т. н., н. с.,
Ф. Мельничук, к. с.-х. н., ст. н. с.,
О. Марченко, к. б. н., ст. н. с., Институт водных проблем и мелиорации НААН Украины,
Ф. Минза, главный гидротехник, ООО «Этнограй» Белозерского р-на Херсонской обл.

Внимание новинка!!!
Thursday, 24 March 2016
Карманный справочник Определитель вредителей и болезней огурца
Актуально!!!
Tuesday, 11 March 2014
Журналистское расследование Ведет рубрику журналист Богдан МалиновскийТел. 494-24-29, e-mail: b.malinovskiy@univest-media.com
Tuesday, 06 September 2011
Фитофтороз самое распространенное и вредоносное заболевание картофеля. Большой вред болезнь наносит в Полесье, северо-западных областях Лесостепи, при выращивании культуры в условиях орошения в...
Tuesday, 12 January 2016
Перец однолетнее (в тропических странах многолетнее) растение, одна из самых распространенных овощных культур семейства Пасленовые.
Текущий номер
Поиск
Авторизация
Логин
Пароль
Реклама

© Copyright 2009 - Ovoschevodstvo.com All Rights Reserved     |     Дизайн — Свердличенко Алексей     |     Програмирование — Хагшенас Хажир