Элементы техники полива дождеванием

Оптимальное сочетание структуры дождя и технологии его подачи с основными характеристиками орошаемого поля (тип почвы, ее состояние, микрорельеф поля, метеорологические данные, сельскохозяйственная культура, стадия ее развития и т.д.) определяет элементы техники полива.

Структура дождя, создаваемого дождевальными устройствами, характеризуется интенсивностью, размером капель, слоем осадков за один цикл и равномерностью распределения по орошаемой площади.

Интенсивность дождя выражается его слоем, выпадающим на поливную площадь за единицу времени и измеряется в мм/мин.

В связи с различным характером выпадения искусственного дождя различают мгновенную, действительную и среднюю интенсивность.

Мгновенная интенсивность дождя , мм/мин, отражает интенсивность в точке на поверхности почвы и выражается отношением приращения слоя осадков , мм, которые находят экспериментально с помощью дождемерного сосуда, к приращению времени , мин, и вычисляется по формуле:

, (1)

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

Действительная интенсивность дождя отражает интенсивность его выпадения непосредственно из дождевого облака, создаваемую дождевателем (дождевальным аппаратом , дождевальной машиной , мм/мин):

, (2)

, (3)

где ,- расход воды дождевальным аппаратом, машиной, л/с;

,- площадь полива дождевальным аппаратом,

дождевальной машиной, м².

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

, (4)

, (5)

где - рассредоточенная площадь дождевания, на которой в едином

технологическом процессе вносится заданная поливная норма, м².

Площадь дождевания принимают равной: для машин и установок позиционного действия - площади захвата дождем с одной позиции; для струйных дождевальных аппаратов и машин кругового действия - площади круга захвата дождем с радиусом ; для машин, работающих в движении, - площади участка, определяемого фронтом дождевания и длиной прохода (бьефа) в направлении движения машины.

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

Для дождевальных машин, работающих в движении, важным параметром, характеризующим технологию дождевания, является слой дождя за один проход или оборот машины , мм:

, (6)

где - продолжительность нахождения под дождем, мин.

Для машин, поливающих в движении (типа ДДА-100 М, «Кубань»), слой дождя за один проход , мм:

, (7)

где - расход воды дождевальной машиной, л/с;

- средняя скорость движения машины, м/мин (с учетом кратковременных остановок);

- ширина площади захвата машины дождем, м.

Для струйного дождевального аппарата или машин типа ДДН слой дождя за один оборот , мм:

(8)

(9)

где - частота вращения дождевального аппарата, мин ^-1;

,- расход воды дождевальным аппаратом, машиной, л/с.

Слой осадков зависит от скорости перемещения дождевого облака, влияет на процесс впитывания воды в почву и определяет поливную норму.

Поливная норма , мм или м³/га, зависит от продолжительности непрерывного дождевания и повторности процесса (цикличности) при прерывистом дождевании.

для непрерывного дождевания (10)

для циклического полива (11)

где - средняя интенсивность дождя, мм/мин;

- продолжительность полива, мин;

- слой осадков за один цикл полива, мм;

- число циклов.

Оптимальным пределом продолжительности дождевания считается период до образования луж или стока воды на поле. Практически до этого момента скорость впитывания воды в почву равна интенсивности дождя.

Интенсивность дождя, обеспечивающую в данных условиях подачу требуемой нормы полива без стока воды, называют допустимой. Впитывание воды при дождевании зависит от водопроницаемости почв, интенсивности дождя, крупности дождевых капель, реального дождевого облака и других факторов. При дождевании скорость впитывания на 30-60 % меньше, чем при затоплении.

Качество дождевания зависит от диаметра образуемых капель. Наиболее благоприятный для растений и почвы моросящий дождь состоит из дождевых капель диаметром 0,4-0,9 мм.

При выборе расчетной крупности капель искусственного дождя учитывают, что крупные капли разрушают агрегаты почвы, уплотняют ее и оказывают неблагоприятное воздействие на растения.

Диаметр капель искусственного дождя зависит в основном от энергогидравлических параметров дождевальной насадки (отношение напора воды к дальности полета струи и к диаметру выходного отверстия (струи) дождевальной насадки ). Средний диаметр капель уменьшается с увеличением скорости истечения и увеличивается с увеличением диаметра струи. Строгое теоретическое решение о движении и разрушении дождевальных струй отсутствует.

Для приближенного расчета крупности (диаметра) капель , мм, образующихся при распаде дождевальных струй, может быть использована зависимость:

12)

где - диаметр струи, мм;

– скорость струи, м/с;

- опытный коэффициент (среднее значение =25,5).

Для определения дальности полета струи , м, предложено несколько эмпирических зависимостей. Одна из них автора Б.М. Лебедева рекомендуется при :

(13)

где - напор перед дождевальной насадкой, м;

- диаметр дождевальной насадки или сопла, мм.

Основная качественная характеристика дождя - степень равномерности распределения его по орошаемой площади.

Существующими агротехническими требованиями к дождевальным машинам и дождевальным установкам предусмотрено значение коэффициента эффективного полива не менее 0,7 (70% при ).