Информация для плодоовощного бизнеса СНГ
Основные элементы системы капельного орошения
Урожай в сельском хозяйстве определяется в основном уровнем агротехники и приемами мелиорации. Его ограничивают определенные факторы жизни, прежде всего, обеспеченность растений водой и питательными веществами. От того, как землепользователь может руководить этими факторами, зависит величина и качество урожая. В зоне недостаточного природного увлажнения вода как фактор урожая находится в первом минимуме. В силу закона минимума уровень урожайности в таких условиях определяется главным образом степенью обеспечения растений водой. Как только путем орошения грунтовое увлажнение выводится из состояния минимума, на первый план выступает второй минимум — недостаток питательных веществ, который заполняется внесением удобрений.
Остановимся на первом важнейшем факторе — обеспечение растений водой. Он предполагает не слепой полив, а полив: когда надо, как надо и сколько надо растению на определенном этапе его роста. И это очень важно, ведь орошение также может быть причиной некоторых отрицательных явлений, например, разрушения структуры грунта, что ведет к заплыванию, образованию корки, уменьшению водопроницаемости. Излишек оросительных вод размывает грунт, вымывает вглубь питательные элементы, уплотняет пахотный слой. При правильном выборе способа полива, строгом регулировании поливных норм и соответствующей агротехнике можно не только избежать этих проблем, но и увеличить урожаи в несколько раз. На сегодняшний день наиболее приемлемым способом полива, который хорошо себя зарекомендовал, является капельное орошение. К его основным преимуществам относят:
— повышение урожайности;
— система может работать 24 часа в сутки;
— повышение качества урожая;
— обеспечение однородного распределения воды по всей длине ряда;
— уменьшение потребления воды и энергии до 50%;
— уменьшение потребления удобрений и химикатов;
— снижение засоренности и уменьшение уплотненности грунтов;
— сохранение сухими междурядий.
Каждая лента имеет специальные водовыпуски, что обеспечивают равномерное распределение воды, без образования струй, которые могут разрушать грядки и повреждать листья. Суть ее применения в том, что подача воды идет через водовыпуски прямо в прикорневую зону растения, что имеет большие преимущества в сравнении с другими способами орошения. Благодаря этому пахотный слой грунта может постоянно поддерживаться во влажном состоянии на уровне капиллярной влагоемкости, при этом междурядья остаются сухими, что оказывает содействие уменьшению количества сорняков. Отсутствуют потери воды на испарение со свободной поверхности, не происходит образование грунтовой корки и разрушение структуры грунта. При капельном поливе температура грунта всегда выше, чем при другом поливе, что позволяет защитить растения от заморозков и дает возможность собирать ранние урожаи.
Улучшаются также условия агротехники всех полевых работ: создается возможность полива и механизированной обработки одновременно, уменьшаются затраты рабочей силы, значительная экономия в потреблении энергии и воды до 60%, появляется возможность экономного внесения удобрений вместе с поливной водой, повышается урожайность и улучшается качество урожая.
1. Основные элементы системы капельного орошения
В данное время базовая комплектация системы капельного орошения состоит из:
— источника водоснабжения (насосной станции);
— фильтростанции;
— узла подготовки и внесения удобрений;
— магистрального трубопровода;
— регуляторов давления;
— разводного трубопровода;
— клапана высвобождения воздуха;
— соединительной и запорной фурнитуры;
— капельных линий;
— контрольно-измерительных приборов.
1.1. Насосные станции бывают разных типов, но наиболее распространены мотопомпы (дизельные или бензиновые) и электрические насосы. К числу основных требований к насосу можно отнести: производительность (м3/ч), исходное давление (атм.) и экономичность в потреблении как топлива (л/ч), так и электрики (кВт/ч).
Производительность избираемого насоса должна отвечать потребности вашего участка в воде. При использовании капельного орошения приблизительное количество воды, которая расходуется на 1 га, находится в пределах от 40 до 70 м3/га в суткм в зависимости от выращиваемой культуры, типа грунта и климатических условий. Рекомендуется выбирать насос с запасом производительности (около 10%).
Следует обращать особое внимание на техническую характеристику насоса относительно исходного давления — оно может быть указано без учета подъема воды (при подъеме воды на 10 м теряется 1 атм.), а на входе в фильтростанцию давление должно быть 2-3 атм.
1.2. Фильтростанция является ключевым элементом системы, от которого зависит ее эффективность и долговечность. Ее основная функция — очищать воду от разного рода примесей. Выбор фильтра зависит от качества воды, степени его загрязнения и количества (табл.1). Для капельного полива используются такие виды фильтрационного оборудования: фильтры грубой очистки (песчано-гравийные фильтростанции и гидроциклоны); фильтры тонкой очистки (сетчатые и дисковые фильтры). Любой из приведенных фильтров может иметь как ручной, так и автоматический режим промывания.
| |||||||||||||||||||||||||||||
При использовании подземной или водопроводной воды рекомендуется использовать сетчатый или дисковый фильтры, а при необходимости и сепаратор песка — гидроциклон. Также эти типы фильтров устанавливаются в качестве контрольных после песчано-гравийной фильтростанции. Качество очистки воды не зависит от типа фильтра (сетчатый или дисковый). Она зависит от параметра mesh (меш). Это количество отверстий фильтрующего элемента на 1 дюйм. Для большинства капельных лент этот параметр не должен быть ниже, чем 120 mesh (125 микрон, или 0,130 мм). Дисковые фильтры по сравнению с сетчатыми более надежные и имеют более продолжительный срок эксплуатации фильтрующего элемента (картриджа).
Примечание: перед установкой фильтра следует обратить внимание на стрелку на корпусе. У сетчатых и дисковых фильтров вход и выход расположены с разных сторон, поэтому установка дискового картриджа в корпус от сетчатого фильтра или наоборот нежелательна ввиду расхождения в конструкции.
Сетчатый и дисковый фильтры не предусматривают очистки воды из открытого водоема от органических частиц и соединений, в каком бы количестве или соединении они не применялись.
Если в оросительной воде количество взвешенных твердых частиц превышает очистительную возможность фильтра (скважина "гонит песок"), рекомендуется использовать сепаратор песка — гидроциклон.
В основу этого устройства положено действие центробежной силы, под влиянием которой механические частицы отделяются от воды и под собственным весом опускаются в нижнюю часть гидроциклона и накапливаются там. По мере накопления (но не менее 2 раз в сутки) необходимо очищать нижний бак, открывая дренажный кран. Во время работы гидроциклона для промывания необходимо давление воды 2-3 атм.
При использовании воды из открытого водоема (река, канал, водохранилище и т.д.) необходимо использовать песчано-гравийные фильтры. Эти фильтры предназначены для удаления органических и неорганических частиц и представляют собой закрытые емкости, в которых в качестве фильтрующего элемента используется колотый гранитный песок фракции 1,2-2,4 мм.
Давление воды, рекомендуемое на входе в фильтростанцию, составляет не менее 3 атм. (при более низком давлении снижается эффективность промывания гравийного наполнителя обратным потоком воды).
Периодичность промывания фильтров зависит от степени загрязнения воды и интенсивности водопотока. При "грязной" воде необходимо промывать фильтры не реже 1 раза в час. Минимальное количество промываний (при "чистой" воде) — не менее 2 раз в сутки.
Песчано-гравийные фильтростанции бывают двух типов — однокамерные и двухкамерные (D/C). Фильтростанция типа D/C имеет ряд неопровержимых преимуществ:
1. Осуществление процесса промывания без прекращения полива.
2. Промывание происходит уже очищенной водой.
Не "перегружайте" фильтростанцию затратами воды, которые превышают ее номинальную производительность. Это приводит к превышению предельных скоростей фильтрации, снижению степени очищения воды и повышению риска блокирования системы.
Фильтростанция должна обслуживаться постоянным и обученным персоналом — не допускайте к работе с ней случайных людей.
На сегодняшний день самым надежным и качественным считается фильтрационное оборудование греческих компаний DROP и Palaplast. (компания Palaplast специализируется на производстве пластиковых сетчатых и дисковых фильтров пропускной способностью от 5 до 50 м3/ч).
Примечание: не рекомендуется использовать фильтры кустарного производства, так как плохое качество фильтрации может привести к быстрому выходу из строя капельных линий и оставить растения без воды в самый разгар поливного периода.
1.3. Узел подготовки и внесение удобрений и химикатов.
Данный узел является неотъемлемой частью любой системы капельного орошения. Наиболее широкое применение приобрели следующие устройства:
— инжектор типа "Вентури";
— удобрительная емкость;
— дозатрон.
Инжектор типа "Вентури" представляет собой трубку с конусными сужениями с обеих сторон, которая работает на принципе перепада давления. Он изготовлен из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам. Инжектор устанавливается в систему на удобрительную головку, что позволяет разделять процессы полива и фертигации. Поток, проходящий через инжектор, создает вакуум, который втягивает химический раствор в канал, где он смешивается с поливной водой и вводится в систему. При установке инжектора необходимо обращать внимание на направление стрелки. Инжектор типа "Вентури" дает относительно неплохую однородность смешивания маточного раствора с основным водопотоком и поддерживает заданную концентрацию на протяжении всего времени внесения раствора.
Удобрительная емкость представляет собой герметически закрытый бак, который имеет краны на входе и выходе. Она служит для упрощенного внесения минеральных удобрений и других химикатов через систему капельного орошения. Маленький перепад давления, создаваемый с помощью крана удобрительной головки, создает параллельный поток через емкость, где вода смешивается с веществом и переносит его в систему.
Удобрительная емкость — самое надежное и наименее капризное в эксплуатации устройство. Единственным его недостатком является неравномерность концентрации маточного раствора. Раствор, который попадает в систему, сначала имеет высокую концентрацию, потом она постепенно уменьшается.
Дозатрон — это пропорциональный гидравлический дозатор, который используется для внесения удобрений и средств защиты растений через системы орошения и гарантирует высокую точность их дозирования.
Устройство монтируется непосредственно в систему орошения или прямо через удобрительную головку. Рабочая турбина приводится в движение давлением воды в системе (без электричества), в результате чего дозатрон всасывает четко определенное количество раствора из емкости, в камере смешивания с водой образуется однородная смесь, которая подается дальше.
Дозатрон достаточно отрегулировать один раз. Повторной установки и внешнего контроля он не требует.
Примечание: узел подготовки и внесения удобрений и химикатов должен быть размещен соответственно действующим санитарно-гигиеническим нормам и стандартам.
1.4. Магистральный трубопровод.
Этот элемент системы капельного орошения служит для транспортирования оросительной воды от насосной станции к разводному трубопроводу. Трубопровод может быть выполнен из любого материала, который не поддается коррозии. Он должен иметь достаточный диаметр и запас прочности, чтобы пропустить необходимый объем воды и выдержать имеющееся давление. Диаметр магистрального трубопровода рассчитывается, исходя из объема транспортируемой воды, расстояния, на которое ее нужно подать, и коэффициента трения материала, из которого изготовлена труба.
1.5. Регулятор давления.
Это устройство, которое служит для снижения и поддержки на заданном уровне давления воды в системе, с целью предотвращения избыточного давления и гидравлического удара. Регуляторы давления могут быть гидравлического и пружинного типа. С помощью разных типов гидравлических клапанов можно:
— регулировать давление в системе как выше, так и ниже по течению (регуляторы давления к себе и после себя);
— поддерживать заранее установленное давление как выше, так и ниже по течению;
— предохранять систему от гидродинамического удара;
— автоматизировать процессы, которые происходят в системе (например, по заранее заданной программе, включать и выключать помпы, которые подают в систему орошения жидкие удобрения, а также основные насосы системы орошения).
Примечание: регулятор давления должен быть установлен непосредственно перед разводным трубопроводом по стрелке на корпусе. Лучше использовать регуляторы, изготовленные из полимерных материалов, которые не поддаются коррозии. Не следует перегружать гидравлические клапаны лишними объемами воды, так как это приведет к быстрому выходу из строя мембраны. Номинальная пропускная способность 2" клапана — 30 м3/ч, 3" клапана — 60 м3/ч, 4" клапана — 90 м3/ч. Приступать к настройке регулятора давления можно только после полного заполнения системы водой. Учитывая то, что система не мгновенно реагирует на регулирование, винт настройки нужно крутить медленно и с паузами. После установки давления в необходимом диапазоне, винт настройки следует зафиксировать. Проверьте давление с помощью манометра при каждом включении (особенности при больших перепадах давления в магистральном трубопроводе). Периодически, но не реже 1 раза в месяц, необходимо проводить профилактическое промывание регулятора.
Как упрощенный вариант регулятора давления может быть использован узел ручного контроля давления. Он представляет собой кран с вмонтированным после него манометром. Устанавливается на разводном трубопроводе и служит для управления давлением в капельной системе с помощью крана, согласно показанию манометра. В отличие от регулятора давления, в котором заданный уровень давления поддерживается автоматически, узел ручного контроля требует постоянного ухода и корректирования давления, что вызывает необходимость создания дополнительного рабочего места. Это приспособление не дает возможности моментального реагирования на непредвиденные резкие скачки давления в системе, что ставит под угрозу разрыв капельной линии.
1.6. Разводной трубопровод.
Этот элемент системы капельного орошения служит для доставки оросительной воды от магистрального трубопровода к капельной ленте. Трубопровод может быть выполнен из любого материала, который не поддается коррозии. Он должен иметь достаточный диаметр, чтобы пропустить и равномерно распределить необходимый объем воды.
Диаметр разводного трубопровода рассчитывается, исходя из объема расходуемой воды, длины рукава и количества присоединенных капельных линий.
Для небольших участков рекомендуется использовать ПЭ трубу, изготовленную из первичного сырья. На рынке существует широкий спектр фурнитуры (фитинги, мини-краники, зубчатые соединения) для присоединения капельных линий к ПЭ трубе.
Для промышленных участков (площадью более 1 га) в качестве разводного трубопровода рекомендуется использовать гибкий армированный ПВХ шланг Layflat (Лэйфлэт). Он не деформируется под влиянием температуры, не разрушается от УФ-лучей, имеет продолжительный срок эксплуатации (свыше 5 лет), выдерживает давление в 4 атм. и позволяет прохождение колесной техники (при отсутствии давления). Для соединения с капельными линиями предусмотрен широкий ассортимент соединительной и запорной фурнитуры. Layflat представлен в диаметрах 2,5" (63 мм), 3" (75 мм), 4" (104 мм) и поставляется в бухтах по 100 м. Размер бухт приблизительно равняется размеру автомобильного колеса (60-80 см в диаметре). Все эти качества, а также удобство в монтаже, эксплуатации, демонтаже и хранении делают Layflat действительно наиболее пригодным вариантом выполнения разводного трубопровода, который не идет в сравнение ни с какими другими видами трубопроводов.
1.7. Клапан высвобождения воздуха (воздушный клапан).
Предназначен для выпуска и впуска воздуха в систему. Когда система не работает, все трубопроводы и капельные линии заполнены воздухом. При запуске (включении насоса) вода начинает заполнять систему, в результате чего возникает избыточное давление, которое может вызвать гидравлический удар. При отключении подачи воды происходит обратный процесс, и в системе возникает разрядка давления (вакуум), что заставляет систему всасывать воздух через эмиттеры капельных линий, что представляет опасность засорения капельниц, деформации трубопроводов, возникновения разгерметизации системы. Эти проблемы имеют место для всех больших систем, но особенно актуальны для полей с уклонами. Во избежание данных ситуаций в систему устанавливается клапан высвобождения давления. Он монтируется в высочайших и/или конечных точках магистрального и разводного трубопровода.
1.8. Соединительная и запорная фурнитура.
При монтаже системы капельного орошения возникает необходимость использования разного рода соединительной фурнитуры (углы, тройники, переходы, муфты, сгоны, краны, заглушки, фитинги и т.д.).
Недопустимо использование фурнитуры, изготовленной из черных металлов, ввиду их склонности к коррозии. Поэтому рекомендуется использовать фурнитуру из полиэтилена, ПВХ или других материалов, которые не поддаются коррозии. При выборе этих элементов системы следует обращать особое внимание на технические характеристики изделий (максимальное рабочее давление, качество изготовления, простоту монтажа). Среди представленных на рынке продуктов высочайшим качеством и широким ассортиментом выделяется ПЭ фурнитура производства греческой компании Palaplast. Продукция этой фирмы изготовлена из высококачественного полиэтилена и рассчитана на рабочее давление 6-10 атм., все нарезные соединения конусные, что выключает подтекание.
Производство данного рода изделий отечественными производителями пока не способно удовлетворить потребности рынка Украины ни в качественном, ни в количественном отношении.
В качестве запорной арматуры рекомендуется использовать полнопроходные конструкции, например, пулевые краны вместо клиновых задвижек. Так как вторые не обеспечивают беспрепятственное движение потока, что приводит к потере давления.
Примечание: в качестве уплотнительного материала для нарезных соединений рекомендуется использовать ленту ФУМ.
1.9. Капельные линии.
Поскольку капельная лента является основным элементом системы, ее выбору необходимо уделить особое внимание. Любой из приведенных видов орошения имеет свои особенности.
1. Трубки для капельного орошения рекомендованы для использования на многолетних насаждениях. В овощеводстве их применение нецелесообразно в силу ряда причин:
- минимальное расстояние между водовыпусками — 50 см, что не обеспечит достаточной однородности распределения воды и питательных элементов при строчном посеве;
- не технологичность процесса укладки;
- конструкция капельницы не позволяет использовать трубку под грунтом;
- рабочее давление от 1 до 3 атм.;
- высокая стоимость.
2. Капельная трубка с твердым эмиттером может использоваться в овощеводстве и имеет следующие особенности:
- минимальное расстояние между водовыпусками — 30 см, чего достаточно для многих овощных культур, но может не обеспечить необходимую однородность орошения для мелкосеменных (лук, морковь, свекла и т.д.);
- минимальное рабочее давление таких капельниц находится в пределах от 0,8 до 1 атм.;
- имеют ограниченный выбор капельниц по затрате (1-2 вида);
- конструкция капельницы не позволяет использовать ленту под грунтом;
- минимальная толщина стенки 150 микрон.
3. Капельная лента с интегрированным эмиттером Т-Таре американской компании T-Systems Іnternatіonal, Іnc. предусмотрена для полива, как овощных культур, так и многолетних насаждений.
- Расстояние между водовыпусками варьируют в пределах от 10 до 50 см. Стоимость капельной ленты не зависит от расстояния между капельницами, как у аналогов с твердым эмиттером.
- Капельницы данного типа начинают нормально функционировать уже при давлении 0,3 атм.
- Щелевидная конструкция водовыпуска позволяет подпочвенное использование ленты.
- Широкий спектр капельниц по интенсивности затрат: 0,5 л/ч; 0,75 л/ч; 1,0 л/ч; 2 л/ч.
- Лента с интегрированным эмиттером имеет самый широкий выбор моделей по толщине стенки: от самой тонкой в мире ленты — 100 микрон (модель 504) до 500 микрон (модель 520). Стоимость капельной ленты зависит только от толщины стенки.
Капельная лента Т-Таре представляет собой образец передовой технологии — итог многолетних исследований и разработок, в которых учтены использование каждой капли воды самым продуктивным способом с великим множеством преимуществ:
— Вода из подавальной трубы поступает в регулирующий канал через многочисленные фильтрующие отверстия.
— Потом вода поступает в лабиринтный канал, который регулирует затрату воды, прежде чем она поступает в выпускные отверстия.
— Конструкция турбулентного эмиттера, который имеет большую длину лабиринтного канала, менее чувствительна к засорению и обеспечивает более высокую равномерность распределения поливной воды в сравнении с другими конструкциями капельных лент, независимо от того, положена она на поверхности грунта или под ним.
— Щель в водовыпуске проделана механическим способом без изъятия материала, что:
— обеспечивает равномерное распределение воды;
— позволяет подпочвенное использование ленты;
— выключает блокирование внешним материалом.
Руслан Наумов,
региональный менеджер компании „Терра Лтд”
Обсудить в форуме