22.1 Синхронное импульсное дождевание

Синхронное импульсное дождевание – одно из новых, прогрессивных технологических направлений в дождевании для получения максимального рассредоточения поливного тока. Это достигается за счёт максимального распределения воды по системе с радиусом действия дождевателей до 30 м и расходах до 0,1 л/с. Новизна этого способа определяется тем, что на протяжении всей вегетации подачу воды на орошаемый участок осуществляют с помощью импульсных аппаратов, которые работают одновременно на всей площади в режиме чередующихся пауз накопления в гидропневмоаккумуляторах и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха.

Синхронное импульсное дождевание имеет ряд принципиальных отличительных особенностей от обычного дождевания, путём обеспечения длительного воздействия искусственного дождя на рост и развитие растений и внешней среды; исключение отрицательных воздействий погодных факторов на их рост и развитие; поддержание влажности активного слоя почвы и приземного слоя воздуха на оптимальном уровне без резких колебаний; снижения капитальных затрат на строительство сети напорных трубопроводов, в первую очередь полевых трубопроводов, имеющих наибольшую протяжённость труб малого диаметра; снижение затрат труда и потребность в сложной распределительной арматуре.

Синхронное импульсное дождевание применяют для полива многолетних насаждений кормовых и других культур, прежде всего на крутых склонах и расчленённом рельефе, а также на маломощных почвах с близким залеганием грунтовых вод.

Системы синхронного импульсного дождевания проектируют из отдельных блоков-участков, в пределах которых осуществляют автономное управление режимом работы. Такой блок-участок обслуживает сезонно-стационарный комплект оборудования для стационарного импульсного дождевания КСИД – 10 А и состоит из насосной станции, трубопроводной сети, импульсных дождевальных аппаратов ДН-15, генератора командных сигналов (импульсов снижения давления) датчика необходимости и интенсивности водоподачи, пульта управления, гидроподкормщика ГПД-50, контрольно-измерительного оборудования, системы аварийной службы.

Насосная станция открытого типа, одно или многоагрегатная, с насосами типа ВКС и ЦНС. Сеть распределительных трубопроводов выполнена из металлических труб диаметром 50 – 80 – 100 мм. Поливные трубопроводы – полиэтиленовые диаметром 25 мм. По требованию заказчика трубопроводная сеть поставляется для орошения участков с размерами 264x400 м, 320x264 м, 360x280 м, 408x240 м. Импульсные аппараты устанавливаются по треугольной или квадратной схеме и работают автоматически по команде генератора командных сигналов.

Генератор командных сигналов служит для периодического понижения давления в трубопроводной сети с целью создания сигнала, обеспечивающего одновременный выплеск импульсными дождевателями накопленного объема воды. Он состоит из датчика, исполнительного механизма и каналов связи. Датчик водоподачи служит для автоматического включения или отключения насосной станции путем передачи дискретной информации о запасах воды в почве. В зависимости от сигнала, поступающего с датчика водоподачи, и его интенсивности включается насосный агрегат, который подает воду ко всем импульсным дождевателям комплекта. После наполнения всех дождевателей водой до расчетного объема генератор командных сигналов соединяет трубопроводную сеть с атмосферой. Давление резко снижается в трубопроводе и проходит сработка выплеска воды. После выплеска дождевальные насадки поворачиваются на угол 2-3^о и рабочий цикл “накопление-выплеск” повторяется. Число циклов зависит от подачи насосной станции.

В случае неисправности (разрыв трубопровода, отказ генератора командных сигналов и др.) система аварийной защиты выключает комплекс. Загорается аварийная красная лампочка.

Основным конструктивным элементом систем импульсного дождевания является импульсный дождевальный аппарат, который состоит из пневмогидроаккумуляторов, гидроуправляемого запорного органа, дождевальной насадки. Пневмогидроаккумулятор представляет собой воздушный бак, разделенный перфорированным сводом и эластичной мембраной на две части. Нижнюю часть предварительно заполняют сжатым воздухом, в верхнюю поступает вода. После наполнения всех аппаратов водой до расчетного объема генератор командных сигналов на короткое время соединяет трубопроводную сеть с атмосферой. Давление в трубопроводах резко понижается. При этом дождевальные аппараты срабатывают одновременно на всей орошаемой площади. После выплеска дождевальные насадки поворачиваются на угол 6⁰, и рабочий цикл «накопление – выплеск» повторяется.

Комплект применяют при орошении участков со сложным микрорельефом (с уклоном местности до 0,3 и перепадом геодезических высот до 25 м).

Расчет элементов техники полива и технологических параметров синхронного импульсного дождевания сводится к установлению требуемого числа дождевальных аппаратов выбранной конструкции на 1 га орошаемой площади и продолжительности паузы накопления, обеспечивающих удельную водоподачу.

Технологический расчёт параметров синхронного импульсного дождевания.

1. Определяем геометрический объем гидроаккумулятора , л:

(1)

где – высота полусферы шарового сегмента, м;

– радиус шарового сегмента, м.

2. Устанавливаем верхний предел давления в гидроаккумуляторе , МПа; определяется по рабочей характеристике насоса (4-10 МПа)

3. Устанавливаем нижний предел давления в гидроаккумуляторе , МПа. = (0,4…0,6)

4. Объем выброса воды за рабочий цикл , л, составит:

(2)

где – геометрический объем гидроаккумулятора, (20-100) л;

– атмосферное давление, МПа;

– верхний предел давления, (4-10)10⁵ МПа;

– нижний предел давления, (2-6)10⁵ МПа.

Объем выброса воды за рабочий цикл в среднем составляет 4-20 л.

5. Продолжительность накопления , с, определяют по формуле:

(3)

где – ордината гидромодуля, л/(с∙га).

Продолжительность накопления составляет 30…300 с.

6. Продолжительность выброса , с, определим из уравнения:

(4)

где – коэффициент расхода сопла

. – диаметр сопла, м

7. Определяем продолжительность поливного цикла , с:

(5)

8. Интенсивность дождя , мм/мин, при среднем круговом вращении аппарата равна:

(6)

где – ордината гидромодуля, л/(с∙га).

9. Определяем число рабочих циклов за один оборот :

(7)

где – угол поворота за рабочий цикл, град (4…6).

10. Тогда продолжительность одного оборота , мин, равна сумме продолжительности выброса и продолжительности полива :

11. Радиус действия находится в пределах 25-40 м.

12. Площадь полива при расстановке аппаратов, , га

по квадратной сетке (0,1-0,3 га) (8)

по треугольной сетке (0,2-0,4 га) (8а)

Расположение и расстановка аппаратов импульсных дождевателей показано на принципиальной схеме (рисунок 1) системы синхронно-импульсного дождевания, которая включает водозаборное сооружение, насосную станцию, линии связи, систему автоматизации управления поливом и оросительную сеть.