СПОСОБ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИКИ ПОЛИВА ПО ШИРОКИМ И ДЛИННЫМ ПОЛОСАМ Российский патент 2000 года по МПК A01G25/00 E02B13/00 

Из известных способов поверхностного полива перспективным является способ полива сельскохозяйственных и технических культур с помощью лиманного /1, 2/ и регулярного орошения по широким и длинным полосам.

Система орошения по широким и длинным полосам включает в себя сеть распределительных каналов и оросителей с сооружениями для подачи из них воды, поливных полос с продольными валиками и безуклонными поперечными ложбинами, которые перехватывают опережающие фронт поливной воды струи и изливают их широким фронтом на нижележащую часть полосы вниз по уклону через ложбины. Поливы проводятся в периоды, когда поверхность поливных полос защищена растущими культурами высотой 10 - 20 см или их стержней.

Одной из причин, по которым сдерживается внедрение этого способа орошения, является отсутствие простой и надежной методики расчета элементов техники полива по широким и длинным полосам. Установлено /4/, что с увеличением площади заливаемых площадок на легкопроницаемых и среднепроницаемых почвах в значительных пределах уменьшается установившаяся скорость впитывания. Формулы определения длины поливных полос обычной ширины /3/ не учитывают данного явления противодействия впитыванию воды защемленного в почве воздуха и не дают гарантированного результата для широких и длинных полос.

Областью применения изобретения является проектирование систем орошения сельскохозяйственных и технических культур по широким и длинным полосам с безуклонными ложбинами, условия проектирования и эксплуатации которых удовлетворяют ограничениям: продолжительность полива 0,2 - 2,5 ч; уклон полосы 0,0014 - 0,0044; удельный расход 0,003 - 0,016 м³/на 1 м ширины полосы; водопроницаемость почвы 98 - 123 мм/ч.

Предлагаемый способ определения основных элементов техники полива при заданных рельефных, почвенно-мелиоративных условиях, составе планируемых к возделыванию культур учитывает явление противодействия впитыванию воды защемленного в почве воздуха. Способ базируется на эмпирической формуле определения длины полосы, полученной в результате обработки данных по проведенным опытным поливам.

Конечная цель - обеспечить в определенных проектом условиях эксплуатации равномерное увлажнение поливной полосы на всем ее протяжении без проявления явлений водной эрозии, экономия оросительной воды за счет недопущения непроизводительных сбросов в конце полосы.

Частная цель - обеспечить проектные организации для разработки проектов систем орошения сельскохозяйственных и технических культур по широким и длинным полосам простой и надежной методикой расчета элементов техники полива, учитывающей:
явление противодействия впитыванию воды защемленного в почве воздуха;
рельефные, почвенно-мелиоративные условия;
состав планируемых к возделыванию культур;
условия эксплуатации системы.

Предлагается способ определения основных элементов техники полива по широким и длинным полосам для систем лиманного (на местном стоке) и регулярного орошения, который учитывает следующие факторы, определяющие проектные решения:
- явление противодействия впитыванию воды защемленного в почве воздуха;
- рельефные, почвенно-мелиоративные условия;
- состав планируемых к возделыванию культур;
- условия эксплуатации систем.

По инженерной сущности наиболее близким к предлагаемой методике является способ выбора элементов техники полива, предложенный в /5/.

Поставленная изобретением цель достигается тем, что для определения основных элементов техники полива используется эмпирическая формула определения длины полосы, которая в явном виде определяет взаимосвязь основных элементов техники полива: длины полосы и ширины полосы, времени полива, поливного расхода.

Формула имеет вид:

где L - длина полосы, м;
T - время полива, с;
i - средний уклон полосы;
q - удельный расход, м³/с на 1 м ширины полосы;
k - коэффициент, зависящий от возделываемой культуры и равный: 665,143 - для кукурузы; 611,932 - для пшеницы; 542,114 - для овса; 438,994 - для многолетних трав.

Ограничения на область применения формулы (1):
T = 0,2 - 2,5 ч;
i = 0,0014 - 0,0044;
q = 0,003 - 0,016 м³/с на 1 м ширины полосы; - (2)
водопроницаемость почвы 98 - 123 мм/ч;
культуры - кукуруза, пшеница, овес, многолетние травы.

Учитывая функциональную связь поливного расхода и ширины полосы с удельным расходом
Q = q • B, (3)
где B - ширина полосы, м;
Q - поливной расход, м/с;
q - удельный расход, м/с на 1 м ширины полосы,
формула (1) может быть представлена также в виде

Формула определения длины полосы учитывает в явном виде вид возделываемой сельскохозяйственной культуры и в неявном виде - водопроницаемость почвы, определяет взаимосвязь основных (за исключением поливной нормы) элементов техники полива:
- длины полосы и ширины полосы;
- времени полива;
- среднего уклона полосы;
- поливного (или удельного) расхода.

В процессе проектирования, задаваясь значениями некоторых элементов техники полива, можно, используя формулу, определять однозначно другие элементы техники полива, удовлетворяющие условиям проектирования и эксплуатации.

Учитывая, что формула получена в результате обработки данных по опытным поливам, в которых было обеспечено равномерное увлажнение поливных полос на всем их протяжении без проявления водной эрозии и отсутствия непроизводительных сбросов в конце полосы, можно утверждать, что ее применение соответствует сформулированной цели изобретения.

Эмпирическая формула определения длины полосы получена в результате обработки данных по проведенным опытным поливам:
а) кукуруза - НИИ АПХ, на полигоне ОПХ "Зеленое" в 1992 г. и институтом Южгипроводхоз в совхозе "Заречный" в 1963-64 гг.;
б) овса - ХО СибНИИГиМ на участке "Придорожный" в совхозе "Бейский" в 1984 г.;
в) многолетних трав (люцерны) ХО СибНИИГиМ на участке "Придорожный" в совхозе "Бейский" в 1985 г. и институтом Южгипроводхоз в совхозе "Заречный" в 1964 г.;
г) яровой пшеницы - Волгоградским филиалом Южгипроводхоза на Кисловской ОС в совхозе "Волжский" в 1964 г.

Опыты, по результатам которых получена формула, проводились при условиях, которые были приняты (см. п.3.3.) в качестве естественных ограничений применения изобретения.

В примерах выбора элементов техники полива использованы характеристики существующих оросительных сетей /5 - 7/ и проектируемой системы.

После испытаний указанного способа были получены следующие результаты, приведенные в таблице.

Сравнительный анализ результатов натурных данных и полученных с использованием эмпирической формулы (см.таблицу) показывает возможность применения данной формулы с достаточной для проектирования точностью.

Источники информации, принятые во внимание
1. Тютюкин В.Ф. Авторское свидетельство СССР N 206415. "Система лиманного орошения по широким и длинным полосам". Бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные чеки", N 24, 1968.

2. Тютюкин В. Ф. , Лудов В.А., Масловский А.К. Авторское свидетельство СССР N 1364655. "Система лиманного орошения", Бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные чеки", N 1, 1988.

3. Дементьев В. Г. Орошение. - Колос, 1979. -С. 8-38., ИЛ (Учебники и учебные пособия для высших с.-х. учебных заведений).

4. Алиев И.Г., Бончковский Н.Ф. Определение оптимальных элементов техники полива по бороздам. Труды ВНИИМиТП, Коломна, 1970.

5. Интенсификация кормопроизводства на мелиорированных землях Сибири. - Красноярск. Сибирский научно-иссл. ин-т гидротехники и мелиорации. 1988. С. 40-58.

6. Доработать технологию возделывания сельскохозяйственных культур при поливе по широким и длинным полосам (по методу В.Ф.Тютюкина). Отчет о научно-исследовательской работе за 1993 год (заключительный). НИИ аграрных проблем Хакасии. - Зеленое. 1993.

7. Штепа Б.Г. Система орошения зерновых и кормовых культур. - Ростов-на-Дону: Южгипроводхоз. 1970. С.129-131.

Изобретение относится к области орошения сельскохозяйственных культур и может быть использовано при проектировании оросительных систем в различных рельефных, почвенно-мелиоративных и климатических условиях. Способ выбора элементов техники полива заключается в том, что для их определения при проектировании систем орошения с поливом по полосам используется эмпирическая формула определения длины полосы. В явном виде она определяет взаимосвязь основных элементов техник полива: длины и ширины полосы, времени полива и поливного расхода где L - длина полосы, м; Т - время полива, с; i - средний уклон полосы; Q - поливной расход, м³/с на 1 м ширины В полосы; k - коэффициент, зависящий от возделываемой культуры и равный: для кукурузы 665,143; для пшеницы 611,932; для овса - 542,114; для многолетних трав 438,994. Задаваясь при проектировании конструктивными значениями некоторых элементов техники полива, можно, используя формулу, определять другие элементы техники полива, удовлетворяющие условиям проектирования и эксплуатации. Изобретение обеспечивает в определенных проектом условиях эксплуатации равномерное увлажнение поливной полосы на всем ее протяжении без проявления водной эрозии, экономию оросительной воды за счет недопущения непроизводительных сбросов в конце полосы. 1 табл.

Способ выбора элементов техники полива по широким и длинным полосам, оборудованных продольными валиками и безуклонными ложбинами, включающий выбор длины L и ширины B полосы в зависимости от состава возделываемых культур, среднего уклона участка i, диапазона изменения поливных расходов Q, допустимой скорости добегания поливной струи V_доп, при которой не возникает водная эрозия и обеспечивается равномерное увлажнение без сброса воды в конце полосы, отличающийся тем, что длину поливной полосы устанавливают по формуле

где L - длина поливной полосы, м;
К - коэффициент, учитывающий взаимосвязь между средней длиной добегания поливной струи и временем полива в зависимости от возделываемой культуры: 665,143 - для кукурузы; 611,932 - для пшеницы; 542,114 - для овса; 438,994 - для многолетних трав;
i - средний уклон поливной полосы от 0,0014 до 0,0044;
Q - поливной расход, м³/с, определяемый в зависимости от удельного расхода воды q, принимаемого в пределах 0,003 - 0,016 м³/с на 1 м ширины B полосы;
T - время полива, принимаемого в пределах 720 - 9000 с.