ОРОСИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ
IRRIGATION NETWORK

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при орошении различных культур с локальным регулированием влажности почвы.
Известна оросительная система для регулирования фитоклимата поля, которая включает источник воды, энергетическую установку с насосной станцией, водоподводящий трубопровод, подключенные к нему поливные трубопроводы с капельными водовыпусками и поливные трубопроводы с мелкодисперсными распылителями (Патент РФ №2464776, МПК A01G 25/00, 2011 г.).
Недостатком этой оросительной системы является то, что она не обеспечивает равномерности увлажнения орошаемого поля, что в результате приводит к снижению урожая.
Известна оросительная сеть для регулирования фитоклимата поля, включающая водоисточник, энергетическую установку, насос, распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы с дождевальными установками в виде генераторов аэрозоля, оборудованных системой дистанционного управления и механизмами поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях с управляющими контроллерами, объединенными беспроводной связью с центральным компьютером, получающим информацию от автоматизированного измерительного комплекса (Патент РФ №2567521, МПК A01G 15/00, 2015 г.).
Недостатком такой оросительной сети является определение сроков проведения поливов на основе средней для всего поля информации, получаемой от автоматизированного измерительного комплекса, без учета фактического увлажнения почвы каждой дождевальной установкой в результате сноса дождя ветром, особенности рельефа, количества воды, подаваемой конкретной дождевальной установкой, перекрытия зоны действия соседних установок и, как следствие, неравномерного увлажнение поля.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - обеспечение равномерного увлажнения поля в соответствии с заданным режимом влажности почвы и с учетом особенностей работы каждой дождевальной установки.
Решение поставленной задачи обеспечивает оросительная сеть, включающая водоисточник, энергетическую установку, насос, распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы с дождевальными установками, оборудованными системой дистанционного управления с управляющими контроллерами, объединенными беспроводной связью с центральным компьютером, получающим информацию от автоматизированного измерительного комплекса, которая согласно предлагаемому изобретению в зоне действия каждой дождевальной установки снабжена испарителем влаги, выполненным в виде емкости, заполненной пористым материалом, например уплотненным среднезернистым песком, в верхней части которой закреплен разматывающийся с уклоном к ее поверхности влагонепроницаемый экран, а для определения в зоне действия каждой дождевальной установки времени очередного полива сеть оборудована дистанционным измерителем температуры поверхности поля, имеющим беспроводную связь с центральным компьютером и установленным на малом управляемом беспилотном аппарате, например, типа коптер.
Новый технический результат от применения предложенной оросительной сети состоит в том, что использование комплекта оборудования, включающего испарители влаги и дистанционный измеритель температуры поверхности поля, установленный на беспилотном летательном аппарате, позволяет определить время испарения фактического количества воды, поданной каждой дождевальной установкой, и скорректировать сроки проведения полива этой установкой. Использование среднезернистого песка в качестве пористого материала дает возможность отсыпать его слоем, сходным по своим водно-физическим свойствам с почвой при соразмерной глубине. Подвижный экран позволяет регулировать величину испаряющей поверхности и, соответственно, продолжительности испарения до достижения заданной предполивной влажности почвы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема общего вида оросительной сети в плане, на фиг. 2 - испаритель (вид сверху), фиг. 3 - испаритель (вид сбоку), разрез А-А.
Оросительная сеть включает водоисточник 1, насосную станцию 2, энергетическую установку 3, пункт управления с центральным компьютером 4, распределительный трубопровод 5, к которому подключены поливные трубопроводы 6 с дождевальными установками 7, связанными электрическим кабелем с энергетической установкой 3 и беспроводным соединением с центральным компьютером 4 пункта управления. На поле расположен автоматизированный измерительный комплекс 8, связанный беспроводной связью с центральным компьютером 4 пункта управления. На поверхности поля по трассам 9 установлены испарители 10, над ними в период вегетации периодически запускают беспилотный летательный аппарат-коптер 11, оборудованный инфракрасным устройством измерения температуры (например, на элементарной базе бесконтактного инфракрасного термометра МТ4004). Испаритель 10 представляет собой водонепроницаемую емкость, в верхней части которой на валу 12 закреплен разматывающийся с уклоном к ее поверхности влагонепроницаемый экран 13 с фиксаторами положения 14. Емкость испарителя 10 заполнена уплотненным среднезернистым песком 15 (ГОСТ 8736-93).
Работа предлагаемой оросительной сети осуществляется следующим образом.
3
Перед началом оросительного периода выращивания орошаемой культуры на поле устанавливают испарители 10. Трассу 9 размещения испарителей 10 прокладывают в зоне перекрытия двух соседних дождевальных установок 7, то есть на наибольшем удалении от них. На этих участках поля существует опасность недостаточного увлажнения или переувлажнения в результате сноса дождя ветром, особенности рельефа, количества воды, подаваемой конкретной дождевальной установкой, перекрытия зоны действия соседних установок и неравномерного распределения по увлажняемой площади воды, подаваемой дождевальными установками. Емкость испарителей 10 заполняют среднезернистым песком. Слой песка 15 насыпают соразмерно глубине расчетного увлажняемого слоя почвы. Для среднезернистого уплотненного песка согласно Гост 8736-93 характерна крупность 2-2,5 мм, исходная влажность 4,8%, масса 1,54 г/см. В зависимости от заданной предполивной влажности почвы поверхность песка в испарителе 10 перекрывают экраном 13. Чем ниже заданный предполивной уровень влажности почвы, тем большую часть площади испарителя перекрывают экраном. Положение экрана фиксируют с помощью фиксаторов 14. Предварительная оценка ситуации на поле выполняется путем сбора агрометеорологической информации измерительным комплексом 8, который ведет постоянный мониторинг среднего уровня влажности и температуры почвы, а также температуры и влажности воздуха на поле. Эта информация поступает в базу данных центрального компьютера 4 пункта управления. Предварительно в базу данных загружают фенологические и морфометрические характеристики возделываемой культуры, оптимальные режимы влажности по фазам развития. На основе полученной информации производят компьютерный анализ с использованием имитационной модели агроценоза для выполнения заданного режима орошения возделываемой культуры и выбирают режим орошения, обеспечивающий плановую урожайность с учетом складывающихся погодных условий. На основе информации измерительного комплекса 8 о снижении влажности почвы до заданного уровня (например, 70% НВ), пункт управления 4 дает команду на проведение полива. Для проведения полива в работу включают энергетическую установку 3 и насосную станцию 2. Вода из водоисточника 1 поступает в распределительный трубопровод 5, а из него в поливные трубопроводы 6 и дождевальные установки 7, из которых разбрызгивается над поверхностью орошаемого поля. Полив продолжается до выдачи поливной нормы, обеспечивающей увлажнение расчетного слоя почвы, которая назначается исходя из повышения влажности почвы от 70% до 100% НВ. Во время полива вода поступает на поверхность испарителей 10 и впитывается песком. С части поверхности испарителя, закрытой наклонным экраном 13, вода также стекает в песок. После прекращения полива начинается процесс расходования поданной поливной нормы. На участке поля, покрытом растениями, процесс эвапотранспирации протекает с использованием как влаги, содержавшейся в расчетном слое перед поливом, так и поданной дождевальными установками. В испарителях 10 происходит испарение с открытой поверхности песка только воды, вылитой конкретной дождевальной установкой 7. Соответственно, оно происходит быстрее, чем на участках, занятых орошаемой культурой. Поскольку эта вода содержится в капиллярах слоя 15 песка, то она по мере испарения постоянно подтягивается к поверхности песка и полностью расходуется. За счет испарения воды поверхность влажного песка охлаждается, и ее температура не отличается от температуры окружающих растений, поверхность которых охлаждается за счет испарения влаги листьями. После полного испарения влаги высохший слой песка 15 начинает прогреваться значительно сильнее, чем окружающая растительность и, обладая высокой теплоемкостью, способен удерживать накопленное тепло в течение длительного времени. Эту особенность испарителей 10 используют для оценки увлажнения поля в зоне действия каждой дождевальной установки 7. Для этого после завершения полива 11 один раз в сутки во второй половине дня коптер запускают по трассам 9, пролегающим над испарителями 10. В процессе полета коптер передает показания с установленного на нем инфракрасного измерителя температуры поверхности поля на центральный компьютер 4 пульта управления. После испарения с поверхности песка 15 испарителя 10 воды, поступившей во время полива, будет наблюдаться резкое повышение температуры его поверхности. Причем время наступления этого повышения в зоне действия каждой дождевальной установки 7 будет различаться в зависимости от фактического количества воды, вылитой во время полива на поверхность испарителя. Компьютер устанавливает момент расходования воды, вылитой конкретной дождевальной установкой, и, сопоставив с имеющейся в базе данных информацией о соответствии поданной поливной нормы заданному уровню влажности почвы, подает команду на включение конкретной дождевальной установки 7 для выдачи очередной поливной нормы в нужное время. Таким образом, включение дождевальных установок 7 на поле будет происходить в индивидуальном режиме, руководствуясь реальным расходованием на испарение вылитой поливной нормы.
Для увеличения или уменьшения межполивного периода изменяют площадь поверхности испарителя 10, перекрытую экраном 13. Такую корректировку работы дождевальных установок 7 проводят с наступлением очередной фазы развития растений, требующей изменения уровня предполивной влажности почвы, а также на основе результатов периодического определения влажности почвы термостатно-весовым способом.
После завершения оросительного периода вегетации растений испарители освобождают от песка и убирают на хранение.
Таким образом, применение предложенной оросительной сети позволяет поддерживать равномерное увлажнение поля в соответствии с заданным режимом влажности почвы по фазам развития конкретного растения с учетом особенностей работы каждой дождевальной установки, что значительно сокращает потери урожая орошаемой культуры.