СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ
DRIP IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано для орошения овощных культур, ягодников, карликовых и кустарниковых насаждений плодово-ягодного назначения, в теплицах, лесных питомниках, цветоводческих хозяйств и др. местах использования.
Известна система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтры и оросительную сеть с капельницами, при этом капельницы с широким диапазоном норм расхода поливной воды гидравлически связаны в группы по девять капельниц в каждой, соединенных единым переключателем, причем в каждой группе сформулировано шесть подгрупп по четыре капельницы в каждой с равным суммарным расходом воды (Патент RU №2231951, кл. A01G 25/02 от 10.07.2004).
Данная система за счет водонасыщенного грунтового пласта, вода заполняет бассейн-отстойник, далее насосная станция забирает осветленную воду и подает ее в фильтры, а из группы фильтров очищенная от взвесей вода поступает в магистральный трубопровод и через запорные устройства в распределительные трубопроводы.
Однако недостатками известной системы является то, что схема заполнения (аккумулирования) бассейна-отстойника не предусматривает возможность интенсивного его заполнения в половодье при заполнении поймы реки, когда происходит максимальное наполнение подземных вод за чет высокой степени дренирования через толщу почвы сверху, и использования вод местного стока для накопления водоема-накопителя с возможностью дальнейшего использования этого стока в течение всего летнего жаркого периода времени, когда дефицит влаги в почве для растений требует дополнительных поливов. Кроме того, данная система не достаточно эффективно стабилизирует подачу воды от работы насосной станции через фильтры и далее в оросительную сеть. В результате чего происходят большие потери полезной воды, поскольку впитывание в почву в основном зависит от напора в распределительном трубопроводе, т.е. отсутствует возможность поддерживать постоянный напор в трубопроводе при капельном орошении. Отсюда эффект от оросительной воды должен достигаться тогда, когда в капельницах поддерживается постоянный напор и капельница выдает заданную норму в корнеобитаемый слой. Таким образом, описанная система капельного орошения ограничена по функциональным возможностям, что мешает получить гарантированный урожай при капельном орошении.
Наиболее близким аналогом данного объекта является система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию и оросительную сеть с капельницами, при этом система снабжена линейно-протяженными трубчатыми фильтрами, уложенными в грунт вдоль берега водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, при этом трубчатые фильтры сообщены с бассейном-отстойником, который выполнен закрытым (Авторское свидетельство SU №1551285. кл. A01G 25/02 от 23.03.1990).
В известной системе, несмотря на высокое качество очистки воды, происходит угнетенное состояние растений, так как при заборе воды в закрытый в бассейн-отстойник, присутствует недостаток воздуха смешанного с водой и его поступление через капельницы в корнеобитаемый слой почвы. Кроме того, данная система е может использовать пойменную воду в период половодья, когда подземные воды наполняются за счет высокой степени дренирования через толщу почвы сверху, при этом следует максимально провести накапливания оросительной воды с пойменного участка для заполнения большого объема количества воды в водоеме-накопителе, и далее использовать этот накопленный сток в течение всего летнего периода (в летний жаркий период уровень подземных вод резко падает (снижается) в толще почвы и недостаточен для заполнения бассейна-отстойника). Другим недостатком является то, что данная система не предусматривает возможность стабилизации поддержания постоянного напора в распределительном трубопроводе с капельницами, а значит, происходит большой перерасход оросительной воды по протяженности трубопровода с капельницами, которые должны выдавать заданную норму от их конструктивных решений, что мешает получить гарантированный урожай при капельном орошении.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение надежности работы, снижение эксплуатационных затрат и равномерность дренирования на пойменных участках.
Технический результат - повышение урожайности и экономия поливной воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе капельного орошения, включающей водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтр и оросительную сеть с капельницами, система снабжена трубчатыми фильтрами, уложенными в грунт водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, водоисточником является площадь пойменного участка с размещенными на нем дренами, которые расположены в плане в виде концентрических окружностей с общим геометрическим центром в пределах их эффективного радиуса действия и осуществляют перехват затопленного участка со стороны пойменного участка перегораживающей дамбы с водонепроницаемым покрытием, устраиваемым на верховом откосе, причем дамбу с водонепроницаемым покрытием выполняют в плане с выводом за ее пределы коллектора с колодцем-накопителем, совмещенным с передвижной насосной станцией, при этом соединяют с отстойным водоемом-накопителем посредством подводящего высоконапорного трубопровода, отстойный водоем-накопитель строят в насыпи и заполняют прохождением весеннего паводка водой, которая фильтруется в грунтовые потоки со стороны пойменного участка, при этом отстойный водоем-накопитель посредством отводящего самотечного напорного трубопровода соединяют на входе с автоматическим регулятором уровня воды нижнего бьефа закрытого типа, а на выходе из регулятора колодец с фильтром соединяют с магистральным трубопроводом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена система капельного орошения; на фиг. 2 - кинематическая схема автоматического регулятора уровня воды нижнего бьефа напорного трубопровода; на фиг. 3 - перегораживающая дамба, поперечный разрез.
Сведения, подтверждающие возможность реализации данного изобретения, заключаются в следующем.
Система капельного орошения включает водоисточник с пойменным участком 1, который определяется границей периодического длительного затопления и определяется контуром площади его. Система включает перегораживающую дамбу 2 из фильтрующего материала с водонепроницаемым покрытием 3 в виде экрана со стороны пойменного участка 1, кольцевые дрены 4 и их общий коллектор 5. Глубина и междренное расстояние дрен выбирается согласно гидрологическим и гидрогеологическим условиям.
Для выполнения экрана, в основном, используются полотнища полимерной пленки, возможно применение современного материала рулонного геотекстиля (это специальный вид текстильного полотнища, который имеет назначение для различных работ, укрепляющего откосы дамб), а также глина, суглинок и другой водонепроницаемый грунт.
В зимний период производят отрывку траншей на глубине возможного залегания грунтовых вод в пойменном участке 1, в которые укладывают дрены 4 из полиэтиленового материала с отверстиями. Система также включает в конце коллектора 5 колодец-накопитель 6, в который погружен всасывающий трубопровод (не показан) передвижной насосной станции 7 в виде типа СНП, соединенной с напорным трубопроводом 8, который имеет свой выход в отстойный водоем-накопитель 9, строящийся в насыпи. Самотечный отводящий высоконапорный трубопровод 10 соединяют с автоматическим регулятором уровня воды нижнего бьефа 11 закрытого типа. Автоматический регулятор уровня воды нижнего бьефа 11 позволяет повысить точность и надежность работы колодца-распределителя с фильтром 12 за счет поддержания в нем постоянного напора (уровня) воды для подачи воды в магистральный трубопровод 13, распределительные трубопроводы 14 с запорными устройствами 15 и оросительные трубопроводы 16 с капельницами 17 или микродождеватели.
Фильтр 12 может быть выполнен различной конструкции для удаления попавших взвесей и другого сора. Дополнительно колодец-распределитель с фильтром 12 может быть подсоединен гидравлически с ним гидроподкормщик 18 для приготовления удобрительного раствора из легкорастворимых минеральных удобрений и подачи в систему колодца с фильтром 12.
Система капельного орошения работает следующим образом.
Основное заполнение отстойного водоема-накопителя 9. отделенного насыпной дамбой 2 с водонепроницаемым покрытием 3. устраиваемого на верховом откосе со стороны пойменного участка 1, происходит в паводковый период.
Избыточная дренируемая вода направлена к дренам 4 имеет плоскорадиальную форму и поток направлен к ним с внутренней и внешней сторон дрен. Поступающая вода забирается из коллектора 5 с помощью передвижной насосной станции 7 и наполняет отстойный водоем-накопитель 9. Дрены 4 имеют уклон в сторону собирателя, который имеет глубину большую глубины дрен, благодаря чему исключается возможность образования подпора в системе.
В режиме подачи воды по отводящему трубопроводу 10 самотеком из отстойного водоема-накопителя 9, вода поступает в автоматический регулятор уровня воды нижнею бьефа 11, последний настраивают на поддержание заданных уровней в колодце с фильтром 12, отметки которого принимаются исходя из фактического положения отметок оросительных трубопроводов 16 с капельницами 17, а также требуемой подачи воды в оросительные трубопроводы 16. Следовательно, расход воды в колодце с фильтром 12 стабилизируется даже при подаче в него гидравлически с приготовленными удобрениями из гидроподкормщика 18, а также в любых отключений одного из оросительных трубопроводов 16 или по каким-то другим причинам (ремонтные работы и т.д.).
Следует отметить, что данная связь, связанная с переходными процессами в режиме срабатывания воды с разбавлением удобрений в колодце с фильтром 12, зависит or работы вышеотмеченного автоматического регулятора уровня воды нижнего бьефа 11.
Конструктивно автоматический регулятор уровня воды нижнего бьефа 11 содержит самотечный напорный трубопровод 10, мембранный исполнительный механизм, состоящий из камеры 19 давления, клапана 20 со штоком 21, жестко связанным с мембранной 22, и пропущенным через направляющие 23 в крышке 24, причем клапан 20 перекрывает выпускное отверстие 25 корпуса 26, сообщающее сливной патрубок 27 с колодцем-гасителем 28 автоматического регулятора 11 закрытого типа. Колодец-гаситель 28 снабжен проточной емкостью 29 статического напора с отверстиями 30 и 31 и связан с напорным трубопроводом 32. Проточная емкость 29 статического напора снабжена поплавковым датчиком 33 со штоком 34, жестко соединенным с шарнирно-рычажным органом 35. Шарнирно-рычажный орган 35 соединен шарнирной тягой 36 с золотником 37 с поперечным сквозным отверстием 38. Кроме того, золотник 37 помещен в полость распределителя 39, шарнирно подвешенного к устоям 40.
Распределитель 39 имеет сквозные симметричные отверстия 41 и 42, перекрываемые золотником 37, одно из которых 40 соединено с атмосферой, а другое - гидравлически связано через трубки 43 с вентилем 44 с надмембранной полостью камеры давления 19 и с самотечным напорным трубопроводом 10 трубкой 45 с вентилем 46.
Работа автоматического регулятора уровня воды нижнего бьефа не описывается, так как из его конструкции ясно следует сама работа устройства.
Следовательно, колодец с фильтром 12 и с поступившими удобрениями гидравлически от подкормщика 18, с учетом рельефа местности, и особенностей работы оросительных трубопроводов 16 с капельницами 17, приобретают стабильный забор воды для возделываемой культуры под системой капельного орошения в течение поливного сезона.
Таким образом, сбор воды в водоем-накопитель может осуществляться в течение всего заданного сезонного периода года при помощи кольцевых дрен из общего коллектора, т.е. одновременно с работой передвижной насосной станцией для заполнения водоема-накопителя как с использованием максимального дренируемого потока из аккумулирующей площади поймы (участка), так и подпитка подземных вод. Это также в свою очередь обеспечивает расширенное воспроизводство плодородие почвы под системой капельного орошения, повышает урожайность сельскохозяйственных культур.
Использование технологии дренирования воды из пойменных участков, обеспечивает и эколого-мелиоративную обстановку территорий поймы реки, а сам процесс системы капельного орошения позволяет создать систему контроля процессами пропусков воды из отстойного водоема-накопителя с разными источниками накопления воды. Такая возможность не обеспечивается ни одним известным техническим решением.
Таки образом, применение предложенной системы капельного орошения позволяет улучшить и обеспечить комфортные условия роста растений и получение гарантированного урожая при капельном орошении, а также обеспечивает суммарный контролируемый расход, таким образом. Чтобы была обеспечена нормальная работа оросительной системы.