Расчет элементов техники полива при дождевании

Для полива сельскохозяйственных культур применяются дальнеструйные (ДДН–70, ДДН–100), среднеструйные («Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Pivot» с радиусом полета струи 15–30 м) и короткоструйные агрегаты (ДДА-100 МА, «Кубань» с радиусом 5–10 м).

Дождевальные машины по принципу работы подразделяются на:

– позиционные (ДДН–70, ДДН–100, «Волжанка», «Днепр»);

- машины, работающие в движении (ДДА–100 МА, «Кубань», «Фрегат» «Beinlich», «Irrimatik»).

Основные элементы техники полива дождеванием:

- интенсивность дождя;

- продолжительность полива на одной позиции или числа проходов;

- слой осадков за один оборот дождевальной машины или за 1 проход;

- часовая, сменная, суточная производительность.

При дождевании вода подается на поля в виде искусственного дождя, переходя из состояния водяного тока в состояние воздушной и почвенной влажности без образования на поверхности луж и стока.

Искусственный дождь, создаваемый машинами и установками, ха­рактеризуется интенсивностью, размером и спектром капель, слоем осадков за один цикл полива, равномерностью распределения осадков по орошаемому полю.

Интенсивность дождя ρ_t (мм/мин) в точке на поверхности почвы представляет собой приращение слоя осадков d h (мм) за отрезок вре­мени d t₀ (мин):

 

(27)

 

Интенсивность в различных точках контура увлажнения неодинако­ва, поэтому для характеристики дождевого облака используют дей­ствительную интенсивность ρ_асt(мм/мин), с которой дождь воздействует на почву и растения.

При поливе движущимися (вращающимися) машинами и аппарата­ми дождь выпадает в каждой точке орошаемой площади периодиче­ски: в этом случае для его характеристики используют среднюю ин­тенсивность дождя ρ_m (мм/мин).

Средняя интенсивность дождя не зависит от скорости движения (вращения машины) аппарата.

Для дождевальных машин, работающих в движении, важным па­раметром, характеризующим технологию дождевания, является слой осадков за один проход или оборот машины (таблица 18).

 

Таблица 18 – Расчетные зависимости для определения характеристик дождя различных типов машин и аппаратов

 

Дождевальная машина (аппарат)	Средняя интенсивность дождя ρср, мм/мин	Слой осадков за один проход или оборот машины h, мм	Сменная производительность, Fсм, га	Продолжительность полива на одной позиции, t, мин
Дождевальные машины, работающие в движении с фронтальным перемещением, например «Кубань»				-
	-		-

 

Продолжение таблицы 18

 

Дождевальные машины, работающие в движении с перемещением по кругу, струйные дождевальные аппараты, например «Фрегат»
Дождевальные многоопорные машины позиционного действия, например «Волжанка»
Q дм – секундный расход дождевальной машины, л/с; b – ширина площади захвата машины дождем, м; l – длина площади захвата машины дождем, м; L – длина бьефа, м; V м – средняя скорость движения машины (с учетом кратковременных остановок), м/мин; R – радиус действия машины (аппарата), м; n – частота вращения аппарата или машины, мин-1 (для ДДН–70, ДДН–100 n =0,2); F см – сменная площадь полива, га; Т см – продолжительность смены, ч; К см – коэффициент рабочего времени за смену (таблица 11); m – поливная норма, м3/га; a – коэффициент, учитывающий потери на испарение при дожде­вании; t – продолжительность поливного периода, сут.   Примечание:

 

 

Слой осадков за один оборот или проход машины можно определить по формуле:

 

 

, (28)

 

ρ_ср – средняяинтенсивность дождя, мм/мин;

t – время продолжительности полива на одной позиции, мин.

 

Число проходов:

 

, (29)

n – число проходов (циклов);

h – слой осадков за один проход (цикл полива), мм;

α – коэффициент потерь на испарение;

m – поливная норма, м³/га.

Время выдачи величины поливной нормы можно определить из формулы интенсивности дождя:

, (30)

 

t = , (31)

t – продолжительность поливного периода, сут.

или из балансового уравнения:

 

m∙F ∙α=3,6∙ Q∙T_см∙t∙K_см, (32)

m – поливная норма, м³/га;

F – площадь полива, га;

a – коэффициент, учитывающий потери на испарение при дожде­вании;

Q – расход дождевальной машины, л/с;

Т_см – продолжительность смены, ч;

t – продолжительность поливного периода, сут;

К_см – коэффициент рабочего времени за смену.

 

t = , (33)

 

Сменная производительность дождевальной машины определится из ба­лансового уравнения:

 

a ∙ m ^. F_{с м} = 3,6 ∙ Q_м ^. Т_см ^. К_см, (34)

откуда

F_см = , (35)

 

F_см – сменная площадь полива, га;

Q_м – секундный расход дождевальной машины, л/с;

Т_{с м} – продолжительность смены, ч;

К_см – коэффициент рабочего времени за смену (таблица11);

m – поливная норма, м³/га;

a – коэффициент, учитывающий потери на испарение при дожде­вании.

 

Сезонная производительность дождевальной машины может быть опре­делена по формуле:

 

 

F_сез = F_см ∙ T = , (36)

 

Т – время работы машины за поливной сезон, сут;

К_сез – коэффициент использования рабочего времени за сезон.

 

Оптимальной продолжительностью дождевания считают период до лужеобразования или стока воды на поле. Практически до этого мо­мента скорость впитывания воды в почву больше или равна действи­тельной (для машин, работающих в движении) или средней интенсив­ности дождя.

Интенсивность дождя, обеспечивающую в данных условиях выда­чу требуемой нормы полива без стока воды, называют допустимой.

Допустимую бесстоковую норму полива (мм) без образования стока можно вычислить по эмпирической зависимости:

 

(37)

 

Р – показатель свободного (безнапорного) впитывания воды в поч­ву, мм;

ρ_m– средняя интенсивность дождя для машин позиционного действия и действи-

тельная интенсивность для машин, работающих в движении, мм/мин;

е – основание натурального логариф­ма;

d_dr – средний диаметр капель дождя, мм.

 

Контрольные вопросы:

1. Назвать основные элементы техники полива дождеванием.

2.Что представляет собой интенсивность дождя?

3. Какие дождевальные машины относятся к дальнеструйным, среднеструйным и короткоструйным?