СПОСОБ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ, КУСТАРНИКОВЫХ КУЛЬТУР И ЦВЕТОЧНЫХ РАСТЕНИЙ
METHOD FOR DRIP IRRIGATION OF FRUIT-AND-BERRY, SHRUBBY CROPS AND FLORAL PLANTS

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации и может найти применение при капельном орошении виноградников, карликовых кустарников насаждений плодово-ягодного назначения, в теплицах, лесных питомниках, цветоводческих хозяйств и др. местах использования.
Известна увлажняющая система для капельно-инъекционного орошения многолетних растений, содержащая распределительные трубопроводы, капельные водовыпуски с инъекторами, сообщенными с гидрофобными водопроницаемыми экранами (Авторское свидетельство SU №1634184, A01G 25/02 от 15.03.1991).
Недостатками известной капельной системы является сложность конструкции и высокие требования к качеству воды, значительная энергоемкость создания рабочего напора.
Наиболее близким к предлагаемому способу является оросительная система для полива склоновых земель, включающая распределительный трубопровод и подключенные к нему через регуляторы расхода поливные трубопроводы, подвешенные с положительным уклоном на проволоке между вертикальными опорами, оборудованные перепускными устройствами в конце и снабженные воздуховыпускными отверстиями и выпусками капельной подачи (Авторское свидетельство SU №13404785, F01G 25/02 от 23.04.1987).
Водовыпуски выполнены в виде камеры, охватывающей поливной трубопровод в местах расположения водовыпускного отверстия в трубопроводе. В нижней части камеры выполнено калиброванное отверстие. Благодаря безнапорному движению воды в трубопроводе, обеспечивающему регулятором расхода и укладкой трубопровода с положительным уклоном, величина рабочего напора, равняется высоте камеры (порядка 5-7 см). При таком незначительном напоре для подачи воды расхода 8-10 л/ч диаметр калиброванного отверстия составляет 2-3 мм. Это позволяет резко снизить требования к качеству очистки воды, а также производить подачу воды без дополнительных затрат энергии на создание рабочего напора в сети. Система работает за счет напора, создаваемого уклоном поля. Данная оросительная сеть принята в качестве прототипа.
К недостаткам этой системы, не смотря на требования снизить к качеству очистки воды, состояние оснащения поливных трубопроводов капельницами требует повышение их надежности в работе, тогда как в известном решении происходят значительные потери оросительной воды через выпускные отверстия и неравномерное увлажнение почвы по длине поливного трубопровода. Кроме того, присутствует ненадежность соединения водовыпусков с трубой поливного трубопровода, так как стандарт допускает отклонение наружного диаметра трубы в пределах нескольких десятых миллиметрах. При установке водовыпусков в обхват трубы возникают зазоры между отверстием в корпусе водовыпуска и трубой. При крестовидных водовыпусков, соединяющих участки поливных трубопроводов, надежность сети снижается из-за большого числа стыковых соединений, что ведет к перерасходу воды и переувлажнению почвы.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - обеспечить повышение надежности работы поливного трубопровода в виде гибкого шланга с капельницами, повышение равномерности распределения воды между капельницами по длине поливного трубопровода при одновременном уменьшении длины его, орошаемом при капельном поливе из гибкого шланга, а также площадь поливаемую способом капельного орошения с регулируемой подачей оросительной воды, с возможностью размещением оборудования оросительной системы, созданной из отдельных самостоятельных участков, позволяющим создавать оптимальный режим рекомендованных поливных норм, водно-физических свойств почвы.
Технический результат - создание оптимальных условий для роста и развития кустарниковых растений плодово-ягодных насаждений, цветочных растений и др.
Указанный технический результат достигается тем, что способ капельного орошения плодово-ягодных, кустарниковых культур и цветочных растений, включающий использование подводящего трубопровода, распределительного трубопровода, подключенного к распределительному трубопроводу в местах отвода воды с положительным уклоном поливного трубопровода, разделенного между вертикальными опорами, оборудованного регуляторами расхода в начале и выпускным устройством в конце, имеющего калиброванные выпускные отверстия, выполненные по длине трубопровода через заданные интервалы, отличающийся тем, что подводящий трубопровод присоединяют к магистральному полиэтиленовому трубопроводу и разбивают магистральный трубопровод на отдельные участки длиной не более 60 м, посредством мест соединения узлов с распределительными полиэтиленовыми трубопроводами, а каждый поливной трубопровод в местах отвода из распределительного трубопровода выполняют в виде вертикального металлического стояка для поступления воды из него, снабжают шаровым краном с градуировкой расхода воды, управляемым с поверхности земли, с фильтром, сопряженным гидравлически с поливным трубопроводом малого диаметра в виде низконапорного дополнительного гибкого шланга, снабженного капельницами, который помещают в полость основного полиэтиленового перфорированного трубопровода большого диаметра, выполненного в виде кожуха, выпускные отверстия которого размещают в нижней его части соосно капельницам в низконапорном дополнительном трубопроводе в виде гибкого шланга малого диаметра, при этом подвешивают основной трубопровод из полиэтиленового материала с расположенным в его полости дополнительным трубопроводом с капельницами к вертикальным опорам над горизонтально посадок, не выше 30 см от поверхности земли, с уклоном к концу ряда посадок растений, причем поливной дополнительный трубопровод малого диаметра выполняют в виде низконапорного гибкого шланга с капельницами с водовыливом до 2,5 л/ч, размещенными соосно отверстиям основного полиэтиленового трубопровода большого диаметра, имеющего перфорацию в нижней части с диаметром отверстий несколько больше диаметра совмещенных отверстий водовыливов капельниц, и соединяют конец гибкого шланга со сбросным шаровым краном, причем гибкий шланг с капельницами имеет начальное соединение с линией поступления поливной воды напорного распределительного трубопровода.
Кроме того, гибкий шланг малого диаметра с капельницами посредством троса протягивают через внутреннюю полость по длине основного полиэтиленового перфорированного трубопровода большого диаметра с выпускными отверстиями.
Кроме того, создают давление внутри гибкого шланга малого диаметра с капельницами с возможностью плотного прилегания его стенок к внутренним стенкам основного полиэтиленового трубопровода с выпускными отверстиями в нижней части, размещенными соосно капельницам.
Сущность предлагаемого способа в том, что предлагаемый способ капельного орошения и его конструкция оросительной сети позволяет создать оптимальный режим капельного орошения с учетом размещения поливного трубопровода малого диаметра в виде гибкого шланга с капельницами, встроенных заподлицо в одной плоскости внутри стенок гибкого шланга и закрепленного в полости основного жесткого полиэтиленового перфорированного трубопровода с выпускными отверстиями, которые соосно совпадают с отверстиями капельниц по длине каждого поливного трубопровода по отдельным участкам длиной не более 60 м, при режиме работы которых соблюдаются с учетом конкретных условий орошаемого участка - качества очищенной оросительной воды, рекомендованных поливных норм, равномерно распределенных по длине поливного трубопровода, водно-физических свойств почвы. При этом предлагаемый способ капельного орошения и его конструктивная сеть отличаются простотой в монтаже и эксплуатации на отдельно взятом участке с высокой надежностью, поскольку не имеет соединений, например, по сравнению с прототипом и с существующими конструктивными схемами полива.
Кроме того, каждый поливной трубопровод малого диаметра в виде гибкого шланга с капельницами не подвержен его поломок и порчи посторонними лицами, закрыт в виде кожуха, позволяет обеспечить одинаковый по длине расход капельницами поливного трубопровода, что позволяет устанавливать его исходя из конкретных водно-физических свойств почвы и требований орошаемых растений, когда длина ограничена, т.е. существует прямая закономерность истечения воды в виде капель из капельниц, далее через выпускные отверстия основного полиэтиленового трубопровода большого диаметра при сохранении величины выхода капель воды. Таким образом, процесс полива будет, происходит постоянно одинаковыми расходами-каплями, предложенными и в строенными с капельницами до отключения всех их из работы на каждом отдельном орошаемом участке, где в начале их размещают фильтры тонкой очистки не зависимо друг от друга на каждом участке, регулирование, промывку и сброс воды выполняют установкой шаровых кранов. Достоинством самих капельниц является то, что они выполнены в одной с внутренней поверхностью стенок поливного трубопровода. Не засоряются, и происходит очистка самого гибкого шланга, снабженного в конце его сбросным шаровым краном.
Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, и являются результатом творческого труда автора изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения проясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема способа капельного орошения; на фиг. 2 - поливной трубопровод; на фиг. 3 - сечение основного и дополнительного трубопроводов (капельницы расположены своим основанием крепления в полости дополнительного трубопровода).
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения заключаются в следующем.
Систему капельного орошения плодово-ягодных, кустарниковых культур и цветочных растений представляет собой уложенного магистрального полиэтиленового трубопровода 1 на поверхность земли, который разбивают на отдельные участки длиной не более 60 м с подключением к нему распределительных полиэтиленовых трубопроводов 2, при этом магистральный трубопровод 1 подключают к подводящему трубопроводу 3.
Спланированная таким образом, на отдельные поливные участки орошения по длине размещения магистрального полиэтиленового трубопровода 1 для обеспечения возможности получения одинакового расхода через все капельницы 4. Вертикальный металлический стояк 5 на распределительном полиэтиленовом трубопроводе оснащают шаровым краном 6 с градуировкой расхода воды, соединяют с фильтром 7, которые гидравлически соединяют с дополнительным поливным трубопроводом 8 малого диаметра в виде низконапорного гибкого шланга 8 с капельницами 4, закрепленными жестко своим основанием в полости гибкого шланга 8, отводы капельниц 4 выполнены с водовылевом до 2,5 л/ч. Укладку дополнительного поливного трубопровода 8 в виде гибкого шланга с капельницами в полость основного полиэтиленового перфорированного трубопровода 9 большого диаметра проводят посредством гибкого троса (не показано) и, протягивая гибкого шланга 8 с капельницами 4, который одновременно является защитным кожухом, а также и для выпуска воды через выпускные отверстия 10 только в нижней части стенок основного полиэтиленового трубопровода 9 большого диаметра над зоной посадок орошаемых культур и растений с корневой системой. С помощью гибких подвязок собранный основной полиэтиленовый трубопровод с дополнительным поливным трубопроводом с капельницами крепят над уровнем земли не выше 30 см к столбикам 11 параллельно поверхности земли с заданным уклоном, а конец гибкого поливного шланга 8 с капельницами 4 снабжают сбросным шаровым краном 12 для сброса воды в зиму или в случае его промывки от возможного осевшей примеси в нем (как бы ни было, очищенная вода также имеет примеси разного рода). При этом основной трубопровод, изготовленный из полиэтиленового материала (это надежность и долговечность труб в эксплуатации) состыкован в один общий по длине трубопровод, который является защитным кожухом для дополнительного поливного трубопровода 8 с капельницами 4 по длине. Соединения начало и конца дополнительного поливного трубопровода 8 в виде гибкого шланга с капельницами 4 и соединения с основным полиэтиленовым трубопроводом 9, применяют уплотнения в виде переходных муфт (не показано для упрощения) с хомутами крепления.
После сборки основных трубопроводов 9 большого диаметра с дополнительными поливными трубопроводами 8 малого диаметра с капельницами 4 и подвязанных к столбикам 11, система трассы полива в целом можно заполнять поливной напорной водой, прошедшей через фильтры 7, т.е. вода будет, проходит чистой через капельницы 4, далее через отверстия водовылева соосно поступает в выпускные отверстия 10 в основном полиэтиленовом трубопроводе 9, смачивая корневой системы орошаемых растений.
Давление в магистральном полиэтиленовом трубопроводе 1 контролируется манометром 13.
Следует отметить, что необходимо описать саму конструкцию фильтра 7 (не приводя цифровые обозначения) через который поступающая очищенная вода идет на полив через капельницы 4 в поливном трубопроводе 8. Вода поступает в распределительный полиэтиленовый трубопровод 2 и далее через металлический стояк 5, оснащенного шаровым краном 5 с градуировкой расхода воды в фильтр 7. Фильтр 7 изготавливается из полиэтиленового материала стойкого к коррозии в сборе в заводских условиях, как одного из основного звена модуля системы капельного полива. Устройство фильтра 7 включает подсоединенный вначале к дополнительному поливному трубопроводу 8 с переходником и включает в себя эксцентрично присоединенный жестко под углом дополнительный патрубок в виде наружного выступа с крышкой, в цилиндрической части которого устанавливают сетчатый фильтр обтекаемой цилиндрической формы, имеющего диаметр равный дополнительного патрубка в виде наружного выступа, и длина круглого сетчатого фильтра составляет не менее длины самого патрубка. Внутри между выходом в поливной трубопровод 8 и дополнительным патрубком самого корпуса фильтра 7, соответственно, имеет место проходное водовыпускное отверстие с гнездом, выполненным с фиксирующими внутренними приливами. Верх дополнительного патрубка фильтра 7 сопрягают резьбой с глухой гайкой, которая поджимает вертикальный сетчатый фильтр к гнезду, перекрывая отверстие в форме трубчатого сетчатого фильтра. Крышку самого фильтра 7 выполняют съемной в виде пустотелого цилиндра с внутренней резьбой закрывающей сверху дополнительный патрубок в виде наружного выступа с сетчатым фильтром с глухой гайкой.
Верх гайки ограничивает ход сетчатого фильтра обтекаемой цилиндрической формы, вставленного нижним концом в гнездо переходника (трубы патрубка) с устройством фильтра 7 до крайнего нижнего его положения за счет прижатии при завертывании гайки. Глубину гайки выполняют такой, что при стопорении сетчатого фильтра в корпусе, расход воды поступает в водовыпускное отверстие в переходнике (трубчатый патрубок) и через круглый сетчатый фильтр в дополнительный патрубок, который закрываю сверху крышкой, далее это способствует максимальному значению открытию регулируемого шарового крана 6 на стояке 5 для подачи поливной воды в поливной трубопровод 8.
Все необходимые параметры конструкции узлов соединения полиэтиленового распределительного трубопровода с поливным трубопроводом малого диаметра с капельницами и основного полиэтиленового трубопровода большого диаметра в виде кожуха, могут быть определенным образом назначаться при монтаже оросительной сети с учетом конкретных условий орошаемого каждого участка, а именно - качества оросительной воды, рекомендованных поливных норм самих изготавливаемых в заводских условиях капельниц из полиэтиленового материала в виде их штамповки (по форме) и закрепления их в полости гибкой ленты, водно-физических свойств почвы. Например, при высокой мутности оросительной воды целесообразно на каждом вертикальном стояке 5 располагать пластмассовые стандартные фильтры 7 с сетками (конструкция его описана выше) и крепить к ним поливной трубопровод 8 малого диаметра в виде гибкого шланга через переходник соединения с хомутами крепления. При этом поливной трубопровод 8 устанавливают в полость основного полиэтиленового трубопровода 9. Это позволяет низконапорный поливной трубопровод 8 с тонкими стенками предохранить от порывов его по длине, а также выдерживать давление воды при возможном повышении более 0,1 атм., т.е. более 1 м. Надежная эксплуатация его происходит благодаря выполненному основного полиэтиленового трубопровода в виде кожуха. Выпускные отверстия 10 в основном полиэтиленовом трубопроводе легко могут быть выполнены с помощью специального набора калиброванных пробойников или сверл при известных линейных расстояниях между капельницами 4 в гибком шланге 8 до закрепления последнего в полости основного трубопровода 9, соосно расположенным капельницам 4 с отверстиями с наружной стороны стенки гибкого шланга 8 при монтаже. Количество одновременно работающих поливных трубопроводов 8 определяют, исходя из расчетной подачи воды с подключенным магистральным полиэтиленовым трубопроводом 1 от трубы 3 водовода.
Предлагаемый способ капельного орошения плодово-ягодных, кустарниковых культур и цветочных растений осуществляется в следующей последовательности.
Низконапорные поливные трубопроводы 8 (с тонкой стенкой) в виде гибкого шланга с капельницами 4 и основного полиэтиленового трубопровода 9 располагают перпендикулярно прямо к распределительному полиэтиленовому трубопроводу 2 на высоте не более 30 см над землей. При монтаже оросительной капельной сети крепят жесткий основной полиэтиленовый перфорированный трубопровод 9 с выпускными отверстиями 10 с положительным уклоном между стояками 11 посредством гибких подвязок (например, шпагатом из тканевого материала) от металлического стояка 5 (начало) в сторону конца поливного трубопровода 8 с основным трубопроводом 9, причем конец поливного трубопровода 8 соединяют со сбросным шаровым краном 12. Аналогично собираются все распределительные трубопроводы 2 с поливными трубопроводами 8 малого диаметра с капельницами 4 и основного трубопровода 9 в виде кожуха на высоте не более 30 см над поверхностью земли. При монтаже оросительной капельной системы, исходя из водно-физических свойств почвы, учитывая степень очистки воды за счет применения фильтров 7, изготовленных из материала пластмассы в виде их штамповки в заводских условиях в сборе, определяют допустимый расход воды через капельницы 4, встроенных жестко своим основанием в полости гибкого шланга 8, т.е. с закреплением их к его стенкам, при этом с внешней гладкой стороны поверхности стенок (гибкого шланга 8) будут видны только небольшие в диаметре отверстия на заданный пропуск расхода поливной воды, которые соосно совпадают с выпускными отверстиями 10 основного полиэтиленового трубопровода 9 в виде кожуха. После сборки всех поливных трубопроводов малого диаметра 8 с капельницами 4 с основными трубопроводами 9 на металлическом стояке 5 с фильтром 7 открывают шаровой кран 6 с градуировкой расхода. Например, через отверстия капельниц с расходом 2,5 л/ч, используемого при поливе водой, очищенной от мутности до 1 г/л, расход воды смачивает поверхность земли в местах посадки растений с корневой системой. Сам поливной трубопровод 8 малого диаметра в виде гибкого шланга с капельницами 4 при заполнении его водой расширяется в диаметре и плотно прилегает к внутренним гладким стенкам в полости расположенного основного полиэтиленового трубопровода 9 большого диаметра, выпускные отверстия 10 при этом соосно совпадают с выпускными отверстиями капельниц 4, исходя из того, что, напор, необходимый для подачи воды этих расходов через отверстия капельниц 4, при котором в нижней части поливного и основного трубопроводов изливается на поверхность земли, т.е. поливной трубопровод 8 в виде гибкого шланга с капельницами 4 работает полным сечением и плотно прилегает к внутренним стенкам основного трубопровода 9. Регулируя выход воды через шаровой кран 6 с градуировкой расхода, создают необходимый напор в поливном трубопроводе 8 малого диаметра. При этом при заданном регулируемом напоре и длине не более 60 м поливного трубопровода 8 в процессе помещения его в основной трубопровод с выпускными отверстиями 10 добиваются равномерности расхода самих капельниц 4, и под действием напора вода из капельниц вытекает каплями на поверхность почвы в зону орошения. При необходимости регулярной промывки поливного трубопровода 8 с капельницами 4 воду сбрасывают через сбросной шаровой кран 12 в водоотводящий трубопровод. Закрепляют капельницы 4 в полости гибкого шланга 8, изготовленного из полимерного материала с малой толщиной стенок диаметром от 6 до 24 мм, водовылив от 1,6 до 2,5 л/ч. Указанный диапазон диаметров поливного трубопровода 8 с капельницами 4 принимают из соображения обеспечения надежности работы в облегченном виде при его расширении от напора воды в полости основного полиэтиленового трубопровода 9 с гладкими внутренними поверхностями стенок. При таком исполнении монтажа капельного орошения длина полива составляет не более 60 м для каждого поливного участка, а значит, резко упрощает монтаж системы капельного орошения в целом по участкам разбивки самого магистрального полиэтиленового трубопровода 1 с распределительными полиэтиленовыми трубопроводами 2. В этом случае в соответствии с закономерностью истечения воды из капельниц с заданным напором в поливном трубопроводе малого диаметра, помещенного в полость основного трубопровода большого диаметра, плотно облегает его внутреннюю полость стенки, происходит истечения воды в виде капель и полив стабилизируется. Опасность засорения при данных фильтрах с сетчатыми трубками не будет наблюдаться, чем в обычных системах капельного орошения, когда конструкция известных самих капельниц усложняется конструктивно.
Следует отметить, что в зависимости от заданной площади увлажнения почвы около одного растения можно устанавливать различное количество капельниц от одной до шести (не показано для упрощения).
Таким образом, каждый способ капельного полива в зависимости от конструктивных решений предъявляет свои требования к необходимости напору и расходу воды, поэтому к таким системам орошения вопроса определяют на стадии проектирования к конкретным условиям рельефа местности, и это зависит чаще всего от природных и хозяйственных условиях.
Способ капельного орошения позволяет обеспечивать регулируемый и нормированный полив многолетних насаждений различных растений, а также и однолетних растений, исключает ирригационную эрозию. Выполнение такого способа капельного орошения по сравнению с известными одноразовыми капельными лентами и набора для капельного полива, используемых с толщиной стенок от 0,15 мм до 0,6 мм и собираемых в бухте и шаг между капельницами от 10 см до 30 см, снижает затраты на ежегодное их обновление известных капельных лент (одноразовых), так как после завершения полива, производитель рекомендует их убирать на зиму, а значить с большой вероятностью может происходить их порыв и не пригодность к эксплуатации, а значит большие затраты на вновь изготовление и эксплуатации таких капельных лент, при этом в известных решениях сами капельные ленты ограничены существенно величиной напора воды в системе трубопроводов.
Использование способа позволяет увеличить производительность труда при капельном орошении, повысить равномерность распределения, дает возможность достичь снижения затрат на строительство и эксплуатацию, обеспечить такую же высокую эффективность, повышению роста растений, и полив может проводиться круглосуточно, а все узлы системы находятся под визуальным контролем. Это также дополнительно сохраняет поливной трубопровод с капельницами с индивидуальными входами его в основной перфорированный полиэтиленовый трубопровод с гладкими поверхностями стенок, в виде кожуха по контуру полива поверхности земли.
Таким образом, применение низконапорного поливного трубопровода с капельницами в виде гибкого шланга, размещенного в полости основного перфорированного полиэтиленового трубопровода с выпускными отверстиями с нижней части не требует каких-либо других затрат по эксплуатации в целом способа капельного орошения с учетом конкретных условий орошаемого участка.