УСТРОЙСТВО ВНУТРИПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ

Полезная модель относится к поливочно-оросительным системам в сельском хозяйстве, в частности к гидромелиорации, и может быть использовано при поливе многолетних насаждений на степных и склоновых землях.
Известны системы капельного орошения (СКО), применяемые в предгорных районах на больших уклонах (δ≈0,3), в районах с недостаточной водоснабжением, на участках с изрезанным рельефом, легкими почвами, почвами, подверженными водной эрозии, а также там, где имеются малодебетные источники чистой воды (Мелиоративные системы и сооружения (пособие к СНИП 2.06.03-85) Капельное орошение: Москва. 1986, В/О «Союзводпроект»). Данные системы капельного орошения включают водозаборные сооружения, напорообразующие узлы (насосная станция), блоки автоматизации поливов, фильтры, водомерное оборудование, устройства для смешивания и дозирования удобрений, распределительные и оросительные трубопроводные сети, капельницы и т.п.
Недостатком данных систем являются высокие капиталовложения для строительства и большие людские ресурсы, высокие требования к качеству оросительной воды, что сопряжено с затратами по ее очистке, с одной стороны, и потерями плодородных иловых наносов горных рек, с другой.
Известна система внутрипочвенного очагового орошения, которая включает магистральный канал или водовод, распределительный и поливной оросительный с заглушкой в конце трубопроводы, очаговые увлажнители из перфорированных трубок в корнеобитаемой зоне, водомерное оборудование, устройство для смешивания и дозирования удобрений, при этом распределительный трубопровод снабжен кранами с градуировкой расхода воды, оросительный трубопровод образован отрезками гибких трубок, последовательно соединяющих увлажнители, и имеет уклон к концу ряда посадок, увлажнители выполнены из открытых полиэтиленовых трубок длиной не менее 600 мм с двумя отводами на уровне 200 мм от верхнего конца с присоединением к последним гибких трубок для поступления поливной воды из водоприемника, свободно устанавливаемого над горизонталью посадок и соединенного с кранами, и имеющих перфорацию на нижнем конце с диаметром отверстий 2-3 мм. Кроме того, водоприемник является гасителем давления воды из распределительного трубопровода, обеспечивает направление ее в обе стороны от него по ряду посадок и создает необходимое давление в оросительном трубопроводе, а увлажнители углубляются в почву стержнем, снабженным конусным наконечником, рукояткой и упором и вставляемым внутрь их открытой трубки с возможностью его выемки (Пат. 2337528 РФ, МПК A01G 25/06, 10.11.2008).
Недостатком данной системы является сложность конструкции и сборки, отсутствие аэрационного режима и непосредственной направленности на объект орошения. Применение системы ориентировано в основном на горную и холмистую местность.
Известно устройство для локального внутрипочвенного орошения растений, содержащее увлажнитель и автономный источник водоснабжения, отличающееся тем, что в нем увлажнитель выполнен в виде стакана с охваченным гидрофильным материалом перфорированным участком в его нижней части, а автономный источник водоснабжения выполнен в виде установленного в увлажнителе сосуда с узким горлом и заглушкой, снабженной щелью, размеры которой удовлетворяют следующим соотношениям (Пат. 2214088 РФ, МПК A01G 25/06, 01.04.2002).
Недостатком устройства является отсутствие автоматизации полива и трудоемкость при пополнении жидкостью применяемых автономных устройств, отсутствие аэрационного режима полива.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является система подпочвенного орошения, включающая блок подготовки парообразной влаги в объеме сжатого воздуха, подводящие трубопроводы, гидравлически соединенные с сетью подпочвенных перфорированных увлажнителей, при этом подпочвенные перфорированные увлажнители выполнены длиной, достаточной для достижения верхней границы почвенного слоя с установившейся влажностью, а площадь отверстий перфорации увлажнителя увеличивается сверху вниз, обеспечивая увлажнение вертикального конусообразного объема почвы вокруг увлажнителя с нижним его расширением (Пат. 2259709 РФ, МПК A01G 25/06, 15.12.2003).
Недостатком данной системы является ее сложность, обусловленная наличием дополнительного оборудования для подачи сжатого воздуха и аэрации поливной жидкости.
Задача - расширение технических средств полива и орошения с применением аэрируемых систем.
Техническим результатом применения полезной модели является повышение качества и эффективности внутрипочвенного орошения многолетних насаждений.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство внутрипочвенного орошения, включающее подводящий трубопровод, гидравлически соединенный с перфорированным увлажнителем, выполненным длиной, достаточной для достижения верхней границы почвенного слоя, при этом, перфорированный увлажнитель выполнен в виде цилиндрического стакана с крышкой, перфорированной в центральной части, и снабжен грязеуловителем, расположенным под крышкой и выполненным в виде перфорированного по периферии перевернутого конуса, подводящий трубопровод снабжен вихревым гидроаэратором, расположенным под грязеуловителем, а под вихревым гидроаэратором соосно с ним установлен полый цилиндр, с поплавком, жестко соединенным с заглушкой, параметры которой соответствуют параметрам внутреннего отверстия тангенциального сопла вихревого гидроаэратора, при этом нижняя часть цилиндра сообщается с клапанным модулем, который включает клапанный канал и клапан, соединенный с поплавком, расположенным за пределами клапанного канала.
Устройство внутрипочвенного орошения характеризуется тем, что перфорация выполнена на половине боковой поверхности цилиндрического стакана.
Устройство внутрипочвенного орошения характеризуется тем, что перфорация выполнена по всей боковой поверхности цилиндрического стакана.
2
2
Выполнение устройства внутрипочвенного орошения в виде цилиндрического стакана обеспечивает оптимальную жесткость конструкции, находящейся под статическим давлением радиальной направленности со стороны увлажняемой почвы. Наличие на боковой поверхности цилиндрического стакана перфорации позволяет создать эффективное проникновение воды в орошаемую область, при этом препятствует проникновению больших по размерам частиц почвы в полость цилиндрического стакана. Применение ячеечной перфорации, например, в виде шестиугольной формы, позволяет повысить общую площадь перфорации, уменьшить размеры дренажных отверстий, тем самым предотвратить попадания частиц почвы в полость цилиндрического стакана, при этом сохранить оптимальную жесткость конструкции. При необходимости создания направленного воздействия внутрипочвенного очагового орошения может быть перфорирована только половина боковой поверхности цилиндрического стакана. Наличие перфорированной в центральной части крышки обеспечивает возможность проникновения воздушного потока и возможность свободного доступа к элементам конструкции, а наличие грязеуловителя, выполненного в виде перфорированного по периферии перевернутого конуса, позволяет предотвратить попадания инородных тел в полость цилиндрического стакана при прохождении воздушного потока. Применение вихревого гидроаэратора (ВГА), расположенного в верхней части цилиндрического стакана создает принудительный поток воздуха через перфорации крышки и грязеуловителя, который аэрирует поливочную жидкость и обеспечивает поступление в почву атмосферного воздуха с низким содержанием углекислого газа (CO) и высоким содержанием кислорода (O), а также вытеснение почвенного воздуха, обогащенного угольной кислотой и обедненного кислородом. Процесс аэрации является одной из важнейших составляющих существования, развития и плодородия насаждений, способствует нормальному их росту, интенсивному поглощению ими питательных веществ, а также быстрого окисления и распада в почве органических соединений.
Расположение в полости цилиндрического стакана, установленного соосно с гидроаэратором, полого цилиндра, с поплавком, жестко соединенным с заглушкой, параметры которой соответствуют параметрам внутреннего отверстия тангенциального сопла вихревого гидроаэратора, совместно с сообщающимся с ним в нижней части клапанным модулем, позволяет дозировать (за счет ее периодической блокировки) поступающую в цилиндрический стакан жидкость до уровня, необходимого для полива, повышая эффективность внутрипочвенного орошения. Автоматическая блокировка потока жидкости в конкретном увлажнителе позволяет осуществлять перераспределение потока жидкости на другие увлажнители, тем самым осуществляется расширение технических возможностей внутрипочвенного орошения.
Высота и диаметр полого цилиндра, расстояние между поплавком и жестко соединенной с ним заглушкой должны обеспечивать возможность полного перекрытия потока жидкости в наполненном увлажнителе и возможность попадания, распыляемой из внутреннего отверстия тангенциального сопла вихревого гидроаэратора жидкости в полость увлажнителя.
Элементы клапанного модуля - клапанный канал, клапан и соединенный с ним поплавок, расположенный за пределами клапанного канала, выполняются с учетом обеспечения ими ограничения максимального подъема поплавка (в наполненном жидкостью перфорированном увлажнителе) не выше высоты полого цилиндра, например, на высоту не выше 1/3 части высоты полого цилиндра (в зависимости от требуемых параметров полива).
Таким образом, совокупность всех указанных выше признаков обеспечивает повышение эффективности и качества внутрипочвенного орошения многолетних насаждений и позволяет расширить технические возможности поливочно-оросительных систем.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструкция устройства внутрипочвенного орошения; на фиг. 2 - внешний вид перфорированного увлажнителя.
Устройство внутрипочвенного орошения, включает подводящий трубопровод 1, гидравлически соединенный с перфорированным увлажнителем 2, выполненным длиной, достаточной для достижения верхней границы почвенного слоя 3. Перфорированный увлажнитель 2 выполнен в виде цилиндрического стакана 4 с крышкой 5, перфорированной в центральной части, и снабжен грязеуловителем 6, расположенным под крышкой 5. Грязеуловитель 6 выполнен съемным, в виде перфорированного по периферии перевернутого конуса. Подводящий трубопровод 1 снабжен вихревым гидроаэратором 7, расположенным под грязеуловителем 6. Под вихревым гидроаэратором установлен полый цилиндр 8, с поплавком 9, жестко соединенным с заглушкой 10, параметры которой соответствуют параметрам внутреннего отверстия 11 тангенциального сопла 12 вихревого гидроаэратора 7. Нижняя часть цилиндра 8 сообщается с клапанным модулем 13, который включает клапанный канал 14 и клапан 15, соединенный с поплавком 16, расположенным за пределами клапанного канала 14.
Устройство внутрипочвенного орошения работает следующим образом. Поливочная жидкость (вода с растворенными минеральными удобрениями) по трубопроводу 1 подается под высоким давлением в вихревой гидроаэратор (ВГА) 7. В спиралевидном канале переменного сечения тангенциального сопла 12 вихревого гидроаэратора 7 происходит закручивание водного потока с увеличением его линейной скорости. Одновременно с этим происходит инжектирование и смешивание водного потока с воздухом, поступающим через перфорации крышки 5 и грязеуловителя 6. При этом жидкость аэрируется. Аэрированная жидкость попадает, распыляясь, на внутреннюю поверхность цилиндрического стакана 4 увлажнителя 2, частично наполняя его полость и частично впитываясь в почву через перфорации.
Если скорость поступления аэрированной жидкости в увлажнитель 2 превышает скорость ее проникновения в почву, то жидкость начинает подниматься, заполняя полость перфорированного увлажнителя 2 и полого цилиндра 8. Одновременно с уровнем жидкости поднимаются поплавки 9 и 16. По достижении поплавком 16 максимально возможной высоты, клапан 15 перекрывает доступ жидкости в канал 14 и соответственно в полый цилиндр 8. Жидкость продолжает наполнять полость перфорированного увлажнителя 2. При этом увеличивается и площадь ее проникновения в почву.
Поднявшись до открытого края полого цилиндра 8 жидкость начинает поступать внутрь его, в результате чего поплавок 9 поднимается вверх и заглушка 10 перекрывает внутреннее отверстие 11 тангенциального сопла 12 ВГА 7. При этом поступление поливочной жидкости в полость перфорированного увлажнителя 2 прекращается.
По мере впитывания жидкости в почву, ее уровень в полости увлажнотеля 2 понижается, а внутри полого цилиндра 8 уровень воды остается на прежнем уровне, что обеспечивает перекрытие поступления воды через ВГА 7 до тех пор, пока уровень жидкости не опуститься настолько, что вместе с ним опуститься поплавок 16, открывая клапан 14 и обеспечивая слив жидкости из цилиндра 8. При этом заглушка 10 перемещается вниз и подача жидкости через ВГА 7 возобновляется.
Таким образом, можно осуществлять контроль подачи жидкости по высоте увлажняемого слоя. При выполнении перфорации по всей боковой поверхности цилиндрического стакана 4 осуществляется круговое орошение почвы. В случае необходимости направленного орошения, перфорация выполняется на половине боковой поверхности цилиндрического стакана 4, а увлажнитель устанавливается в почву таким образом, чтобы перфорации были обращены к орошаемому растению.
Таким образом, достигается повышение качества и эффективности внутрипочвенного орошения многолетних насаждений, а также расширение технических возможностей поливочно-оросительных систем.