УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВНЕСЕНИЯ ЖИДКИХ УДОБРЕНИЙ НА ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
DEVICE FOR REGULATING LIQUID FERTILISER APPLICATION IN IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при мелиорации в осушительно-увлажнительных системах, в водоохранных мероприятиях, распределения сточных вод и животноводческих стоков в системе дождевания из распределительных трубопроводов.
Известна оросительная система, включающая передвижные разборные поливные трубопроводы, узел распределения, в местах которого установлены стояки с дождевателями (насадками) (Г.М. Зюликов. Закрытые оросительные системы. М., 1966, с.19-21, с.63).
Недостатками оросительной системы является невозможность в местах узла соединения трубопроводов осуществлять управлением поливом из пакета (групп) поливных трубопроводов под различным углом на участках сложной конфигурации, например, по большому круговому излому. Ухудшаются эксплуатационные показатели при распределении точных вод и животноводческих стоков из-за засорения узлов распределения в местах укрепленных стояков. При этом труд поливальщиков достаточно тяжел, непосредственно по технологии полива при вспашке, когда само поле вспахано, то есть поверхность земли не спланирована, образуется очень сложный рельеф, кроме того, участок полива зависит от уклона.
Известна также оросительная система, включающая водозаборное сооружение. распределительный трубопровод, водораспределительные устройства в местах отвода из распределительного трубопровода, поливные трубопроводы, последовательно расположенные по длине распределительного трубопровода, а также перепад между подводящей и отводящей частями трубопровода (Авторское свидетельство СССР №1727718, кл. A01G 25/16, 25/00, E02B 13/00, 1992).
Недостатками оросительной системы являются: сложность эксплуатации трубопровода и трудность применения узла распределения на поверхности земли со сложным рельефом орошаемого участка (с его сложной конфигурацией), недоступность к его осмотру и обслуживанию поливальщиками, снижаются эксплуатационные возможности для использования сточных вод и животноводческих стоков, насыщенных различными волокнистыми частицами и илом. Эксплуатация существующих оросительных систем выявила также два существенных недостатка при поливе биологически очищенными стоками свиней. Первый из них касается интенсивной коррозии алюминиевых трубопроводов, которые приходят в негодность через 4…5 лет. Особенно подвержены коррозионному разрушению места стыковки узлов. Другое отрицательное явление, проявившееся на системе - инкрустация, то есть отложение плотного осадка внутри регулирующей и запорной арматуры. Сложная дорогостоящая запорная арматура снижает эксплуатационную надежность и сокращает функциональные возможности, например, при использовании полива при вспашке для удобрительных поливов, когда поверхность земли не спланирована, трудность взаимозаменяемости узлов распределения, возможны заклинивание поплавков, поршня и выход из строя системы в целом; промыть такие узлы очень сложно (невозможно). Таким образом, известное устройство непригодно для орошения участков сложной конфигурации, особенно полив при вспашке в агротехнические сроки проведения предпосевной, зяблевой, паровой и другой пахоты.
Цель изобретения - повышение надежности работы системы и использования осушаемых земель путем оперативности и качественного регулирования жидких удобрений в расчетном слое увлажнения.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для регулирования внесения жидких удобрений на оросительной системе, включающее водозаборное сооружение, распределительный трубопровод, водораспределительные устройства в местах отвода из распределительного трубопровода, поливные трубопроводы последовательно расположенные по длине распределительного трубопровода, и перепад между отводящей и подводящей частями трубопровода, отличающееся тем, что секции распределительного трубопровода снабжены корректором расхода открытого типа с входом и выходом в виде закрепленного отводящего коленчатого патрубка, который установлен соосно отверстию выпускного подводящего коленчатого патрубка с возможностью горизонтального вращения и взаимодействия одновременно с отводящим и поливными трубопроводами, при этом коленчатый патрубок выполнен с возможностью разъемного соединения, и свод отводящего патрубка имеет дополнительный дождевальный аппарат, при этом подводящий коленчатый патрубок снабжен опорными подшипниками хода, с кольцевым уплотнением, а в дне подводящего коленчатого патрубка выполнено сливное отверстие с заслонкой.
Устранить указанные недостатки прототипа позволяет устройство для регулирования внесения жидких удобрений на оросительной системе с помощью корректора расхода открытого типа с входом и выходом в виде закрепленного отводящего коленчатого патрубка. С помощью корректора расхода обеспечивается поворот пакета (группы) отводящих поливных, транзитного трубопроводов на любой заданный угол, описывая рельеф участка и резко выраженные неровности вспаханного поля с одновременной подачей воды или жидких удобрений (сточных вод или животноводческих стоков), как во все трубопроводы, так и в отдельно взятом трубопроводе. Возможна схема транспортировки воды или жидких удобрений трубопроводом и в качестве транспортирующего, при этом все отверстия на своде отводящего патрубка в этом случае перекрываются заглушками, как и боковые отверстия, у корректора расхода, а дождевальные аппараты складируются. Угол разворота трубопроводов имеет достаточно широкий диапазон поворота, более 1°. С помощью данного устройства применяются облегченные полиэтиленовые поливные трубопроводы с быстросборными соединениями на оросительных системах для ручного управления без особых усилий, а также нет препятствий для разборки и сборки распределительного и поливных трубопроводов. Это повышает темпы ввода системы орошения на поливе при вспашке без создания специальных борозд и механизмов обработки почвы. Создает оптимальные условия накопления веществ (удобрений) равномерно по поверхности почвы, в режиме применения дождевальных аппаратов в работе корректора расхода на оросительной системе (как способ на оросительно-увлажнительной системе). Предложенное устройство реализует способ регулирования внесения жидких удобрений на оросительной системе при вспашке на земледельческих полях орошения, и можно отнести к мелиоративным системам, особенно для утилизации очищенных животноводческих стоков и сточных вод.
Скорость впитывания влаги почвой зависит от водонепроницаемости почв, способа и технологии полива. Водонепроницаемость зависит от строения почв и подстилающих почвогрунтов, степени их обработки, исходной влажности и динамики ее изменении по горизонтам. Следует различать водонепроницаемость локальную (с поверхности элементарной площадки или смоченного периметра по бороздам) и водонепроницаемость поля. Последняя определяется средним слоем оросительной воды (жидкими удобрениями), впитываемой полем в единицу времени.
Водонепроницаемость поля зависит от способа полива, например, при вспашке всего поля поперек горизонталей или вдоль их, при соблюдении соответствующей технологии обработки вспаханного поля механизмами, к числу которых относится дискование, культивация, что улучшает водно-воздушный режим почвы и создает наиболее благоприятные и однозначные условия для развития культуры по всему полю, чего нельзя достичь при обычных поливах дождеванием, так как при известных поливах возможны сбросы и загрязнение коллекторно-дренажных каналов и степени загрязнения до норм, не позволяющих использовать дренажные воды без дополнительной их очистки для орошения, рекреации и других целей, то есть соблюдение экологических требований к земледельческим полям орошения.
Для получения высоких урожаев важно, чтобы все подаваемые жидкие удобрения оставались в пахотном слое равномерно по площади в расчетном слое увлажнения. Приемы предложенного полива блочно-модульной системы позволяют проводить полив без сброса. При этом вся механизация обработки почвы и регулирование внесение жидких удобрений (воды) по всему вспаханному полю, равномерно удобряет (или увлажняет) почву, и в этом случае новое предложенное устройство обеспечивает надежность работы системы. Новая идея использовать корректор расхода открытого типа с входом и выходом в идее закрепленного отводящего коленчатого патрубка на секциях переносного распределительного трубопровода, уложенного под различным углом на вспаханном поле и, в направлении под каким углом проводится пахота к основному уклону, позволяет унифицировать конструкцию оросительной системы по природно-климатическим зонам с точки зрения обработки механизмами в виде дискования и культивации почвы под посевы сельскохозяйственных культур в короткое время, то есть с точки зрения обработки почвы в короткое время под посевы культур. Данный способ является прогрессивным при поливе по пахоте и может наиболее рационально использовать жидкие удобрения для корнеобитаемого слоя почвы еще на стадии всхожести семян и тем самым повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Дополнительно следует отметить, что способ регулирования внесения жидких удобрений оросительной системы и устройство его осуществления имеет такой важный показатель, как увеличение полезной площади орошения любой сложной конфигурации, что зависит от предложенного изобретения. Чтобы увеличить ее, достаточно увеличение распределительных трубопроводов с корректорами расхода по схемам, например, приведенным на чертеже.
Таким образом, данная система имеет существенные преимущества: на единицу длины трубопроводов приходится большая орошаемая площадь (увлажнение). Кроме того, это устройство может передвигаться по вспаханному полю до обработки почвы и посева семян, то есть более эффективно использовать сельскохозяйственную технику. Для каждой схемы поля можно устанавливать заданное количество распределительных трубопроводов с корректором расхода, поскольку они являются легко переносимыми и съемными, а это в свою очередь большая производительность не менее чем в 2 раза выше.
Расстояние между поливными трубопроводами определяются параметрами дождевальных устройств. Аппараты можно комплектовать соплами разных диаметров.
С помощью предложенного изобретения при любой степени очищенных стоков система позволяет проводить поливы (увлажнение), как стоками, так и чистой водой. Съемный корректор расхода доступен для периодического осмотра и для промывки системы, не нарушает работу запорной и регулирующей арматуры, а также работу всей оросительной системы.
Новое предложенное устройство при данном способе укладки переносных трубопроводов, обеспечивает надежность и равномерность распределения полива по всей сложной конфигурации вспаханного поля. Кроме того, направление пахоты не играет той обязательной технологии полива в известных устройствах при вспашке и в направлении, под каким углом проводится пахота к основному уклону. Все это предотвращает случайные сбросы по уклону вспаханного поля. Полив при вспашке, отличается от обычного полива по бороздам.
На фиг.1 представлена технологическая схема способа регулирования внесения жидких удобрений на оросительной системе с вариантами. На фиг.2 - узел системы.
Система состоит из: источника орошения 1 (например, накопителя животноводческих стоков), аванкамеры 2, насосной станции 3, напорного трубопровода 4 с установленной задвижкой 5. Система включает смесительную камеру 6 (стокоприемную) и насосную станцию 7, обеспечивающей забор и подачу в закрытый трубопровод 8 с задвижкой 9 и гидрантами 10 расчетного расхода воды или стоков. Система состоит также из подводящего трубопровода 11, поливных 12, 13 и отводящим 14 трубопроводами, и установленной между секциями трубопроводов с корректором расхода 15 с дождевальными аппаратами 28.
Система может иметь источник орошения 16 чистой воды с отводящим трубопроводом 17 с задвижкой 18 для подачи воды в смесительную камеру 6 (стокоприемную). Возможна схема оросительной системы, как водооборотная схема, то есть поверхностные и дренажные воды повторно используются на орошение (увлажнение) путем сбора воды из открытых коллекторов 34 и подачи воды из накопителя 19, насосной станцией 20 непосредственно в оросительную сеть через трубопровод 21 или трубопровод 22 в смесительную камеру 6.
Корректор расхода 15 содержит два коленчатых патрубка 23 и 24, один из них патрубок 23 закреплен на выходном отверстии подводящей части трубопровода 11, а другой патрубок 24 соединен с впускным отверстие 25, отводящего трубопровода 14 и с отверстиями 26, 27 поливных трубопроводов 12 и 13, размещенных на разных высотных отметках. При этом патрубок 23 установлен соосно отверстию отводящего коленчатого патрубка 24, имеющего горизонтальное вращение с закрепленными к корпусу поливными 12, 13 и отводящим 14 трубопроводами. Коленчатые патрубки 23 и 24 выполнены разъемным соединением и соединены между собой специальным разъемным хомутом 33, а свод (верхняя часть) патрубка 24 имеет нарезное отверстие, куда ввертывается дополнительно дождевальный аппарат 28. Кроме того, подводящий коленчатый патрубок 23 снабжен опорными подшипниками 29, с кольцевым уплотнением 30, в дне подводящего патрубка выполнено сливное отверстие 31 с заслонкой 32. При этом коленчатые патрубки 23 и 24 соединены с трубопроводами специальными разъемными хомутами 34, 35, что обеспечивает быструю сборку коленчатых патрубков 23, 24 и надежную работу корректора расхода 15 с набором (пакетом) трубопроводов 11, 12, 13 и 14 в любом их расположении для рабочего режима. В целом приемы предложенного полива имеют блочно-модульную систему, что позволяет проводить полив без сброса. При проектировании возможна схема отсоединения от стенок корпуса коленчатого патрубка 24 поливных трубопроводов 12 и 13, кроме отводящего трубопровода 14, а боковые отверстия на стенке коленчатого патрубка 24 перекрываются заглушками (на чертеже не показано) и разборный трубопровод используется, как транспортирующий, а дождевальные аппараты 28 складируются (не устанавливаются). Для сбора стока, например воды, имеется замкнутый открытый коллектор 36 с накопителем 19.
Для возможности обеспечения удобства переноса и раскладки труб в ручную по полю поливальщиками, трубы дополнительно снабжаются на концах проволочной рамки, нижние ветви, которой окольцовывают (захватывают) трубу. Они даже могут быть оканчиваться под ней штырями (на чертеже не показано для упрощения системы), то есть переносят крючками с загнутыми концами для удержания труб на весу. Разборный переносной трубопровод с устройствами и с разбрызгивающими дождевальными аппаратами может быть смонтирован на стойках (ножках), которые служат опорами над поверхностью земли заданной высоты, обеспечивающей большую длину кругового разбрызгивания, и после подачи требуемого слоя осадков удобство разборки и переноса на новую позицию.
Система работает следующим образом. В исходном положении подводящий трубопровод 11 отключен от подземного гидранта 10, Производят сборку разборных трубопроводов 11, 12, 13 и 14 полиэтиленовых с монтажом на поверхности земли без предварительной ее подготовки, например при вспашке, по условиям конфигурации и уклона орошаемого (увлажняемого) участка. Одновременно между трубопроводами размещают и закрепляют корректор расхода, а трубопроводы 12, 13 и 14 укладывают на заданный угол за счет горизонтального вращения коленчатого патрубка 24 вокруг коленчатого патрубка 23 с заданным количеством секций трубопроводов по длине, согласно заданной схеме. Таким образом, схема компоновки поливного, транзитного трубопроводов и их совокупность выбираются в зависимости от конфигурации орошаемого (увлажняемого) участка, принятого способа подачи стоков (воды) в трубопроводы и принятого типа дождевателей 28, то есть расстояние между трубопроводами определяются параметрами дождевальных устройств и техникой полива.
Длительность полива того или иного участка под поливными трубопроводами 12, 13 и 14 определяется временем работы самих дождевальных аппаратов 28, подключенных к своду коленчатого патрубка 24. Отключение всех поливных 12, 13 и отводящего 14 трубопроводов, поворот и раскладка (перенос в ручную) на другой угол расположения относительно коленчатого патрубка 23. и последующее их включение через корректор расхода 15 в работу, обеспечивает открытие стационарного гидранта 10 по длине закрытого распределительного трубопровода 8, подающего стоки (воду) из источника орошения.
Переноску труб 12, 13 и 14 (без воды) можно осуществлять по полю с помощью проволочных рамок (на чертеже не показано для упрощения системы) или крючками с загнутыми концами для удержания труб на весу.
Количество закрепленных к корпусу коленчатого патрубка 24 поливных 12, 13 и отводящего 14 трубопроводов, а также объединение их зависит от конкретных местных условий. Это позволяет увеличить максимально (одновременно) площадь орошаемого (увлажняемого) участка и объем поданных стоков (воды), а это ведет к технологической принятой схеме согласованности работы насосной станции и последовательность включения дождевальных аппаратов 28, то есть временем их работы.
Коленчатый патрубок 23 по мере эксплуатации системы промывается при открытой заслонке 32 через сливное отверстие 31. Кроме того, сливное отверстие 31 служит для слива воды на момент отключения системы от полива и разъединения двух коленчатых 23 и 24 патрубков. При полном удалении стоков (воды), наносов и мусора из коленчатого патрубка 23, заслонка 32 принимает исходное положение на закрытие.
Следует отметить, чтобы уменьшить сток с орошаемого поля в коллектор - собиратель, дождевальные аппараты можно комплектовать соплами разного диаметра, что также сохранит равномерность распределения слоя осадков стоков или воды.
Система является мобильной, блочно-модульной и охватывает одновременно большие площади орошения (увлажнения), расположенные в сложных рельефных условиях, особенно, полив при вспашке (этот способ полива применен впервые без нарезки борозд).
Отличительная особенность систем двухстороннего действия состоит в том, что осушаемые территории используются интенсивно, когда почву еще на стадии пахотного слоя увлажняют животноводческими стоками или чистой водой дождеванием в зависимости от рельефа, приемов регулирования водного режима, схемой сети, условиями водозабора и типами распределительных устройств.
Предлагаемая система представляет собой единую мелиоративную систему, состоящую из самостоятельных оросительных частей и элементов, работающих, например, в режиме орошения и увлажнения почвы.
Система из разборных облегченных трубопроводов с разборными корректорами расхода открытого типа монтируется на поверхности земли без предварительной ее подготовки после пахоты для транспортирования сточной воды, животноводческих стоков или чистой воды с дождевальными насадками. Конструкция соединения секций труб с корректором расхода открытого типа обеспечивает быструю сборку и разборку, и надежную работу системы полива. Съемный корректор расхода доступен для периодического осмотра и возможности промывки сети, не нарушает работу регулирующей арматуры и системы орошения.
Эффективность изобретения заключается в том, что позволяет модулем вписываться в конфигурацию вспаханного любого поливного участка, повышает надежность и быстродействие (быстроразборной транспортирующей сетью) смены полива участка в любом направлении и облегчает труд поливальщиков, особенно при перемещении стоков или воды по поверхности почвы и, тем самым, всходы семян и урожайность будет надежной (гарантированной).
Высокая эффективность также достигается от использования предложенных поливных, отводящего трубопроводов и дождевальных аппаратов, то есть пакета взаимозаменяемых устройств (элементов в технике полива). Сезонная нагрузка на оператора сможет, составит до 500 га. КПД техники полива до 0,98. Элементы системы легко поддаются унификации и изготовления для открытых оросительных систем путем сборки из деталей, выполненных индустриально на соответствующих заводах, мастерских.