Система капельного орошения Российский патент 2024 года по МПК A01G25/02 

Изобретение относится к оросительным системам и может быть использовано для полива сельскохозяйственных культур капельным способом.

Известна система капельного орошения для полива сельскохозяйственных культур в горно-предгорных зонах, включающая водозаборный узел, напорообразующий узел, магистральный трубопровод с вдоль уклоновым расположением, блок водоподготовки, агрохимический узел и капельную оросительную сеть [1].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся нецелесообразность использования в условиях равнинной местности,возможность поднятия уровня грунтовых вод и нарушение водно-солевого обмена в зоне аэрации при проведении систематических поливов сельскохозяйственных культур, сопровождающиеся деградацией орошаемых почв.

Известна оросительная система, содержащая водозаборный узел, напорообразующее устройство, сеть распределительных трубопроводов, водовыпуски для капельного полива и дождевания с комбинированным запорным органом, генератор командных импульсов и водораспределительную арматуру [2].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся возможность поднятия уровня грунтовых вод, засоление и заболачивание орошаемых почв при проведении систематических поливов сельскохозяйственных культур, сопровождающиеся деградацией орошаемых почв.

Известна система капельного орошения для полива овощных культур, ягодников, садов и виноградников, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтры и оросительную сеть с капельницами, гидравлически соединенные в группы [3].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, являются невозможность регулирования уровня грунтовых вод и засоление орошаемых почв при проведении систематических поливов сельскохозяйственных культур, сопровождающиеся утратой почвенного плодородия.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип является система капельного орошения для полива плодово-ягодных и лесных питомников, включающая гидравлически соединенные водоисточник, насосную станцию, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, капельницы [4].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся возможность поднятия уровня грунтовых вод и нарушение водно-солевого обмена в зоне аэрации при проведении систематических поливов сельскохозяйственных культур, сопровождающиеся деградацией орошаемых почв.

Задачей предлагаемого технического решения является создание системы капельного орошения для полевых условий с нулевым или незначительным уклоном, обеспечивающей экологичность и эффективность использования орошаемых земель.

Результатом предлагаемого технического решения является сохранение водно-солевого баланса в зоне аэрации и предотвращение поднятия уровня грунтовых вод при проведении капельным способом систематических поливов сельскохозяйственных культур.

Поставленный технический результат достигается системой капельного орошения, включающая водоисточник, водозаборный узел, блок подготовки воды, магистральный трубопровод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, причем поливные трубопроводы гидравлически соединены с распределительным трубопроводом в группы, содержащие ежегодно чередующиеся орошаемые модули, размещенные по длине распределительного трубопровода в шахматном порядке на расстояние друг от друга, не превышающем длины орошаемого модуля.

Система капельного орошения, в которой поливные трубопроводы, гидравлически соединены с распределительным трубопроводом, в группы, содержащие ежегодно чередующиеся орошаемые модули, размещенные по длине распределительного трубопровода в шахматном порядке, при проведении систематических поливов сельскохозяйственных культур сохраняет водно-солевой баланс в зоне аэрации и предотвращает поднятие уровня грунтовых вод.

Известно, капельное орошение - водосберегающий способ, при котором увлажняется локальный участок почвы, занятый единичным вегетируемым растением или группой вегетируемых растений. При этом неувлажняемый участок почвы, например междурядье, в течение вегетационного периода подвержено иссушению. Несмотря на известные преимущества капельного способа полива, с увеличением градиента влажности интенсивность горизонтального движения влаги в направлениях сухой почвы значительно снижается, а инфильтрация в глубинные слои возрастает (чем суше почва, тем ниже ее влагопроводность) [5].

Так формируется неэффективный и экологически опасный контур увлажнения, когда боковой отток влаги от оси капельной трубки (ленты), смонтированной на поливном трубопроводе, практически отсутствует, а формируется преимущественно вертикальное течение за пределы зоны аэрации. При смыкании контура увлажнения с минерализованными грунтовыми водами происходит капиллярный подъем (миграция) солей в корнеобитаемый слой. По мере испарения воды соли выпадают в осадок и накапливаются, ухудшают почвенно-мелиоративное состояние и провоцируют процессы деградации почвы. Избыток электролитных (растворенных или поглощенных) солей в корнеобитаемом слое негативно влияет на продукционные процессы растений, качество и количество урожая, вплоть до гибели сельскохозяйственных культур. Вследствие этого эффективность использования орошаемых земель значительно падает, а для восстановления их продуктивности проводят дополнительные ресурсозатратные агромелиоративные мероприятия (промывка почв, фитомелиорация и другие) [6].

Предлагаемая система капельного орошения позволяет проводить поливы сельскохозяйственных культур, размещенные на типовых орошаемых модулях (участках) в границах орошаемого поля, циклами, без ухудшения почвенно-мелиоративного состояния и снижения эффективности использования орошаемых модулей. В частности, в межцикловый период (при отсутствии поливов) на орошаемых модулях возделывают озимые, яровые, сидеральные и другие культуры сплошного сева и раннего срока уборки (в том числе смеси однолетних или многолетних трав на сено, зеленый корм или силос). Это позволяет не только получить урожай, но провести парование (так называемый «занятый пар» или «сидеральный пар») и промывку избыточных солей из корнеобитаемого слоя в глубинные слои выпадающими в межцикловый период атмосферными осадками. Соединение гидравлически поливных трубопроводов с распределительным трубопроводом в группы, содержащие орошаемые модули, размещенные по длине распределительного трубопровода в шахматном порядке, не позволяет создавать единый вертикальный массив взаимно дополняющих друг друга инфильтрационных потоков в глубинные слои, вызывающие капиллярный подъем солей в корнеобитаемый слой по всей площади орошаемого поля. Таким образом достигается сохранение водно-солевого баланса в зоне аэрации и предотвращение поднятия уровня грунтовых вод, продуктивность длительно орошаемых почв, обеспечивающие экологичность и эффективность использования орошаемых земель.

Орошаемые модули размещают по длине распределительного трубопровода на расстоянии друг от друга, не превышающем длины орошаемого модуля. Длину орошаемого модуля принимают из условия обеспечения оптимального гидравлического режима работы системы капельного орошения, при котором полив капельной трубкой будет равномерным по ее длине. Таким образом длина орошаемого модуля определяется в каждом случае индивидуально расчетным методом с учетом параметров технологии возделывания сельскохозяйственной культуры (например, вид культуры, схема посадки, количество растений на гектаре, норма полива, прочие) и характеристик конструкции капельной трубки и капельницы (например, тип и расход капельницы, материал, качество и способ укладки капельной трубки, другие) [7-10].

На фиг.1 изображена система капельного орошения.

Система капельного орошения включает водоисточник 1, водозаборный узел 2, блок подготовки воды 3, магистральный 4 трубопровод, распределительные 5 и поливные 6 трубопроводы, гидравлически соединенные в группы 7, содержащие ежегодно чередующиеся орошаемые модули 8 и 9 длиной L.

Система капельного орошения работает следующим образом.

Оросительная вода забирается из водоисточника 1 водозаборным узлом 2 и подается в блок подготовки воды 3. Здесь оросительная вода очищается от гидробионтов, песка и других примесей, а также согласно план-графику подкормок сельскохозяйственных культур обогащается жидкими комплексными удобрениями для их внесения с поливом. Далее подготовленная оросительная вода транспортируется по магистральному 4 трубопроводу к распределительным 5 и поливным 6 трубопроводам, гидравлически соединенные в группы 7. Группы 7 содержат ежегодно чередующиеся орошаемые модули 8 и 9 длиной L. Так, на первый год поливные 6 трубопроводы (укомплектованные капельными трубками), гидравлически соединенные с распределительными 5 трубопроводами, размещаются на орошаемых модулях 8, где возделывается поливная культура, например, овощи, картофель, а на орошаемых модулях 9 - не поливная культура, например, озимые или яровые зерновые, травы. На второй год поливные 6 трубопроводы (укомплектованные капельными трубками), гидравлически соединенные с распределительными 5 трубопроводами, размещаются на орошаемых модулях 9, где возделывается поливная культура, а на орошаемых модулях 8 - не поливная культура.

Ежегодное чередование орошаемых модулей 8 и 9 длиной L, размещенные по длине распределительного 5 трубопровода в шахматном порядке, позволяет циклически проводить поливы возделываемых сельскохозяйственных культур, парование и промывку избыточных солей из корнеобитаемого слоя в глубинные слои выпадающими атмосферными осадками, не допуская капиллярного подъема солей в корнеобитаемый слой по всей площади орошаемого поля, ухудшения почвенно-мелиоративного состояния и снижения эффективности использования орошаемых модулей 8 и 9 длиной L.

Таким образом, системой капельного орошения достигается сохранение водно-солевого баланса в зоне аэрациии предотвращение поднятия уровня грунтовых вод, продуктивность длительно орошаемых почв, экологичность и эффективность использования орошаемых земель.

Литература

[1] Патент № 2682919 РФ, МПК A01G25/02. Ярусная система капельного орошения / В.Н. Щедрин, А.С. Штанько, В.Н. Шкура. Опубл. 22.03.2019.

[2] Авторское свидетельство № 1687126 СССР, МПК A01G25/02. Оросительная система / В.А. Жарков, И.Г. Зуб, А.А. Калашников и др. Опубл. 30.10.1991.

[3] Патент № 2231951 РФ, МПК A01G25/02. Система капельного орошения / А.М. Салдаев, В.В. Бородычев, А.В. Дементьев. Опубл. 10.07.2004.

[4] Патент № 2494610 РФ, МПК A01G25/00. Система капельного орошения для плодово-ягодных и лесных питомников / В.Г. Абезин, С.Я. Семененко, М.С. Григоров и др. Опубл. 10.10.2013.

[5] Самонапорные системы капельного орошения / В.Н. Щедрин, А.С, Штанько, В.Н. Шкура. - Новочеркасск, 2018. 236 с.

[6] Водный, солевой режим орошаемых почв, заболачивание и вторичное их засоление в условиях Нижнего Поволжья. Приемы их мелиорации: монография / Н.И. Кирпо. Волгоград, 2015. 320 с.

[7] Гидравлический расчет лент системы капельного орошения / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова, В.А. Моторин и др. // Природообустройство. 2014. № 2. С. 29-33.

[8] Исследование потерь напора и равномерности расхода жидкости в капельных трубопроводах / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова // Известия НВ АУК. 2014. № 2 (34). С. 203-209.

[9] Проектирование систем капельного орошения: учеб. пособие / О.Е. Ясониди. Новочеркасск, 1984. 100 с.

[10] Моделирование движения жидкостей в капельных трубопроводах по результатам натурных исследований / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова, Л.В. Самофалова // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2016. № 4 (24). С. 189-201.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Система содержит водоисточник (1), водозаборный узел (2), блок подготовки воды (3), магистральный трубопровод (4), сеть распределительных (5) и поливных (6) трубопроводов. Поливные трубопроводы (6) гидравлически соединены с распределительным трубопроводом (5) в группы (7), содержащие ежегодно чередующиеся орошаемые модули (8 и 9), размещенные по длине распределительного трубопровода (5) в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, не превышающем длины орошаемого модуля. Обеспечивается сохранение водно-солевого баланса в зоне аэрации и предотвращение поднятия уровня грунтовых вод при проведении капельным способом систематических поливов сельскохозяйственных культур. 1 ил.

Система капельного орошения, включающая водоисточник, водозаборный узел, блок подготовки воды, магистральный трубопровод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, отличающаяся тем, что поливные трубопроводы гидравлически соединены с распределительным трубопроводом в группы, содержащие ежегодно чередующиеся орошаемые модули, размещенные по длине распределительного трубопровода в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, не превышающем длины орошаемого модуля.