ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
DRYING AND HUMIDIFYING SYSTEM IN THE CONDITIONS OF THE NORTH-EASTERN PART OF THE REPUBLIC OF BELARUS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при орошении поливных площадей за счет накопления местного стока и отводимых с помощью дренажа с орошаемых территорий. Накопленная вода может использоваться для орошения в засушливый период, а также для других хозяйственных целей.
Осушение и увлажнение тяжелых минеральных почв в Беларуси связано с подстилаемых подпертыми горизонтами грунтовых подземных вод при различных уклонах почв, при этом зона характеризуется большой изрезанностью рельефа, что приводит к неравномерному распределению влаги. Эффективность орошения земель в этом случае зависит не только от параметров регулирующей сети, но, главным образом от организации поверхностного стока.
Природно-климатические условия дерново-подзолистых почв Беларуси - это учет их и направления хозяйства повысить экологический способ повышения продуктивности и качества выращивания урожая на данных землях, где отмечается, наряду со сложным рельефом местности, также отмечается избыточным количеством влаги и смыва при внесении минеральных и органических удобрений.
Кроме того, следует отметить такой отрицательный эффект может, происходит и при поливе дождеванием, когда в пониженных местах на водосборной площади происходит подъем грунтовых вод, что ведет к увеличению затрат на эксплуатацию, а также к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Дождевание на таких пастбищах - наиболее перспективный способ увлажнения сельскохозяйственных культур на осушаемых землях.
Интенсивность дождя в виде капель колеблется в пределах 0,5-5 мм, диаметр капель не более 1-2 мм, а также зависит от типа почв. При дождевании почва увлажняется на небольшую глубину, что позволяет растениям лучше использовать питательные вещества и вносимые различные удобрения в почву. При этом на таких системах с целью экономии труб и удешевления строительства необходимо применять полустационарные закрытые увлажнительные системы, состоящие из разряженной сети закрытых напорных трубопроводов и комплектов разборных переносных трубопроводов или гибких водоводов.
Дренаж на орошаемых землях должен обеспечивать отвод избытка солей из корнеобитаемого слоя почвы, а также поддерживать уровень подземных вод, исключающий возможность вторичного засоления и заболачивания земель. Поэтому часто воду отводят в пруды-накопители и на ее место, затем поступает пресная оросительная вода.
Почвы неоднородны по грануметрическому составу. Среди них в Могилевской области Беларуси на долю супесчаных и песчаных приходится более половины пашни - 53,98%, глинистых и суглинистых - 37,3%, торфяных - 0,004%. Поэтому заметно, что почвы не достаточно плодородные и требуют повышенного внимания при введении их в сельскохозяйственный оборот.
При решении вопросов, связанных с сохранением плодородия почв и охранной окружающей среды, большое значение имеет создание и поддержание их оптимального агрофизического состояния с использованием агрохимических способов мелиорации почв на осушаемых землях.
Осушительно-увлажнительные системы позволяют наиболее полно управлять водно-воздушным, тепловым и пищевым режимами мелиорируемых земель в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. Особенно эффективны осушительно-увлажнительные системы под культурные пастбища (урожайность повышается в 1,5-2 раза).
Плодородие почвы, система удобрений оказывают влияние на урожайность культур.
Значительный вред экологической обстановки наносят содержание в дренажной сточной воде содержание остаточных удобрений, поэтому целенаправленная подача дренажных вод в пруды-накопители могут быть предназначены для определенной степени очистки (отстоя), а также минимизации испарения воды из прудов-накопителей, подверженным враждебным окружающим условиям.
Необходимость в консервации воды, наряду с требованием по охране окружающей среды, становится со временем, все более очевидна. Это вызывает интерес к способам минимизации на испарение из открытых водохранилищ.
Многочисленные предложения, которые рассмотрены нами ниже для минимизации испарения были сделаны при патентном поиске решения данной задачи с разной степенью успеха и связанными с этими требованиями. Несмотря на это, площади поверхности прудов (водохранилищ) при использовании подвержены экстремальным погодным условиям, и в частности ветрам, попадания мусора и пыли, а значит необходимо повысить надежность работы экрана над поверхностью пруда (водохранилища) путем смыва дождем мусора и пыли с формы поверхности за счет наклона воздухонаполняемого экрана, создаваемого креплением его на опорных площадках в целом и всего устройства на берегу пруда.
Известен пруд-накопитель дренажного стока, расположенный в наиболее пониженной части осушаемой территории. Собранная вода используется для орошения капельным способом с забором из пруда насосом (Б.С. Маслов, B.C. Станкевич, В.Я. Черненок. Оросительно-осушительные системы. М. «Колос», 1981. С. 98, 129-130).
Недостатком этого пруда являются значительные потери воды на испарение, а также размножение в воде микроводорослей засоряющих насосное и оросительное оборудование.
Известно устройство для накопления естественного тепла акваторией водоема, включающее лучепоглощающее покрытие в виде зачерненного пленочного полотнища с водопропускными окнами, прикрепленного к воздухозаполняемым плавучим емкостям, при этом воздухозаполненные плавучие емкости выполнены в виде пластмассовых труб с заглушенными торцами, а зачерненное пленочное полотнище прикреплено к нижним образующим последним, при этом устройство снабжено сплошным светопозрачным полотнищем, уложенным верхним образующим трубу, а водовыпускные окна размещены вдоль боковых сторон каждой трубы в шахматном порядке (Авторское свидетельство SU №1783103, Е04Н 4/06 от 23.12.1992).
Недостатком этого устройства является размещения экрана параллельно поверхности воды в пруду. Это приводит к скоплению на его поверхности в период между дождями различного мусора, переносимого ветром, в том числе земляной пыли, листьев, веточек и травы. Весь этот мусор скапливается сверху, кальматируется и давит на полотнище сверху, выдавливая воду из полости, при этом происходит изменения формы в сторону вогнутости вниз. Кроме того, вода с плавающими частицами удобрений и др. веществами через окна заполняет полость между полотнищами, что снижает надежность работы устройства.
Известна осушительно-увлажнительная система, включающая систему дрен сопряженных с дренажным коллектором, связанным с прудом-накопителем дренажного стока и оросительную сеть. При эксплуатации этой системы в период весеннего паводка производится накопление в пруду воды, поступающей из дрен в коллектор. В засушливый период вегетации воду из пруда подают через оросительную сеть на поле (Авторское свидетельство SU №1631121, Е02В 11/00 от 28.02.1991).
Недостатками этой системы являются высокие оросительные нормы и низкий коэффициент использования накопленной воды из-за необходимости расходовании ее не только на орошение, но и на испарение с поверхности пруда и поддержание мертвого запаса воды, а также значительная площадь занимаемая прудом.
Известны также, например, плавающие модули покрытия водной поверхности: SU №№943138, 975507, 1070078; RU №№2372459, 2652334.
Однако известные устройства сложны, обусловленные многочисленными элементами не практичными в изготовлении, что не достаточно подходит для массового производства и делает их менее приспособленными в производстве.
Известна осушительно-оросительная система, включающая систему капельного орошения, подключенную к насосу установленному на берегу пруда-накопителя дренажного стока, который сопряжен с дренажным коллектором и снабжен защитным экраном, выполненным из полос мембранной пленки, смонтированным на тросах, закрепленных на поплавках и соединенных между собой быстроразъемными соединениями, а также скрепленных байонентными соединениями, имеющими сквозное отверстие. При этом концы тросов присоединены к лебедкам, установленным на берегах пруда (Патент RU №2663596, Е02В 11/00 от 20.06.2018).
Недостатком конструкции этого пруда-накопителя дренажного стока является размещение экрана параллельно поверхности воды в пруду. Это приводит к скоплению на его поверхности в период между дождями различного мусора, переносимого ветром, в том числе земляной пыли, листьев, веточек и травы. При выпадении дождя весь этот сор смывается дождевой водой к быстроразъемным соединениям, забивая их пылеватыми частицами, а более крупный мусор перекрывает отверстия в байонентных соединениях, препятствуя стоку воды в пруд. Поэтому часть воды накапливается на поверхности экрана, и он оседает вниз, а после прекращения дождя испаряется. При этом на поверхности экрана образуется тонкий слой ила, который закупоривает поры верхнего слоя мембранной пленки, делая ее непроницаемой для воздуха, что ухудшает воздухообмен пруда. Накопление воды и мусора на поверхности экрана увеличивает нагрузку на быстросъемные соединения и снижает надежность их работы.
Задачей изобретения является расширения функциональных возможностей использования плавающих экранов покрытия пруда-накопителя, полости которых между собой соединенных полотен наполняют сжатым воздухом, а по мере необходимости меняют и форму верхней части покрытия полотнища, с выпуклостью формы вверх.
Техническим результатом изобретения является повышения надежности покрытия экрана пруда-накопителя дренажного стока и ускоренного смыва дождем мусора и пыли с его поверхности за счет также одновременно наклона экрана в сторону закрепленного сетчатого контейнера, к берегу.
Технический результат достигается тем, что осушительно-увлажнительная система в условиях северо-восточной части республики Беларусь, содержащая пруд-накопитель дренажного стока, сопряженный с дренажным коллектором и снабженный защитным экраном, который смонтирован на тросах, закрепленных на поплавках и присоединенных к лебедкам, установленным на противоположных берегах пруда, насосную станцию, подключенную через фильтр тонкой очистки воды к сети водораспределительных трубопроводов, согласно изобретения, защитный экран, установленный на поплавках и перекрывающий пруд-накопитель дренажных вод, выполнен двухслойным и состоит из нижнего слоя полотна материала, выполненного из геомембраны гидроизоляционной полимерной рулонной, толщиной не менее 1 мм, сверху покрытого вторым слоем материала из геотекстиля, выполненного из пропиленового волокна, края двух полотнищ запаяны с торцов и соединены между собой посредством фиксации тонкой полоской в виде обрешетки пластмассовой с помощью крепежа, нижний слой полотна экрана присоединен к тросам, концы которых выведены к лебедкам, установленных на берегах, и намотаны на барабанах, при этом защитный экран разделен на две равные части в продольном направлении по длине пруда, соединенные между собой сетчатым контейнером, закрепленным на тросах и состоящим из жесткой рамы, на которой смонтирована емкость из сетки с размерами ячеек 1,0-1,5 мм для сбора атмосферных осадков, концы тросиков выведены к дополнительным лебедкам на берегах у коротких сторон пруда с накопительным желобом, наклон полотен экрана выполнен в сторону сетчатого контейнера, при этом защитный экран, выполненный из двух разных полотен, дополнительно разделяют по всей его плоскости перекрытия на замкнутые пакеты модулей, склеенных внутри между собой и/или плотно, прошивают швами в поперечном направлении в средней части покрытия для образования заполнения их сжатым воздухом от компрессора, кроме того, по линии перекрытия и параллельно склеиванию и/или швов, каждый пакет модуля внутри между двумя слоями полотен закрепляют с использованием полиэтиленовых перфорированных напорных трубок диаметром 10-12 мм, концы которых заглушены и образуют тем самым воздушные трубки, создающие воздушные струи, которые формируют между полотнищами, при этом создают внутреннее давление, причем перфорированные напорные трубки снабжены задвижками и связаны с раздающей подводящей воздушной трубой, уложенной по краям берега с каждой из сторон пруда-накопителя в продольном направлении по длине пруда-накопителя и связанной с индивидуальным компрессором с каждой из сторон берега пруда-накопителя, используя при этом подачу сжатого воздуха от последнего, кроме того, накопленная дренажная вода из пруда-накопителя с помощью закрытого распределительного трубопровода подается на орошение насосами для дождевальной техники с последующим поливом дренажной водой с помощью дождевальной техники, при этом полив поля, на котором внесены минеральные или органические удобрения обеспечивают чистой водой и проводят до 70-80% от наименьшей влагоемкости, не разрушая структуры почвы, обеспечивая впитывание дренажных вод, с формированием травостоя, естественно растущего на данном поле в соответствии с нормой высева и формирования сенокосно-пастбищного травостоя.
Кроме того, на раме с контейнером может быть установлена щетка, снабженная тросиками, концы, которых выведены к дополнительным лебедкам, установленных на берегах у коротких сторон пруда, где выполнены наклонные желоба.
Кроме того, защитный экран, заполненный воздухом в сторону выпуклой формы поверхности геотекстильного полотна, направлен с положительным уклоном по направлению слива контейнера, закрепленного на тросах, берега.
Кроме того, двухслойный экран из двух полотнищ материала разной структуры по составу своему полотна противофильтрационного покрытия, нижний который является основанием для укладки на него второго противофильтрационного экрана, имеет дополнительно плавучесть, при этом заполняемый воздух пакета модуля, обеспечивает уменьшения статического давления на площадки закрепленных поплавков на разной высоте над поверхностью воды, без нарушения работы экранов.
Кроме того, стенки полиэтиленовых перфорированных трубок сверху и снизу закреплены жестко скреплением к обоим полотнам изнутри, а их боковые стенки с отверстиями связаны с выпуском воздуха в полости пакета модуля.
Кроме того, каждая перфорированная воздушная трубка снабжена задвижкой с возможностью регулирования подачи сжатого воздуха, которые соединены с раздельной подводящей воздушной трубой с компрессором.
Кроме того, используют автоматическую систему работы компрессора.
Новый технический результат от применения изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить надежность работы экрана путем его применения из двух соединенных полотнищ разного материала, один из которых нижний является полотном из геомембраны гидроизоляционной полимерной рулонной высокой или низкой плотности, толщиной не менее 1,0 мм, а второй экран верхний является водонепроницаемым геотекстильным прочным материалом, путем создания, между ними создавая полости, заполняемые сжатым воздухом от компрессора, возможностью регулирования давления воздуха внутри пакета модуля по всему периметру пруда-накопителя. При этом наклон полотен выполнен в сторону закрепления сетчатого контейнера на тросах с лебедками, к берегу.
Воздухонаполняемые полиэтиленовые трубки заполняют в замкнутых полостях пакетов модулей непосредственно сжатым воздухом до заданной формы выпуклости верхней части полотнища из геотекстильного материала, что позволяет быстрому смыву дождевыми осадками различного мусора и пыли по уклону в сторону закрепленного в средней части пруда сетчатого контейнера с возможности механически извлекать этот мусор из контейнера, например, с помощью тросиков для передвижения металлической щетки (не показано для упрощения) в одну или в другую сторону, тросик, который наматывают на лебедки. Илистая фракция, смытая с поверхности верхнего экрана, накапливается на дне пруда и удаляется осенью, при очередной его чистке. Таким образом, очистку контейнера можно производит по мере необходимости, и исключить слеживание мусора на дне контейнера.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление информации источников содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию «изобретательского уровня», заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками, заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологий, поскольку, из уровня техники и технологий, определенных заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена осушительно-увлажнительная система; на фиг. 2 изображен пруд-накопитель дренажного стока, вид сверху; на фиг. 3 поперечный разрез пруда-накопителя дренажного стока по оси А-А; на фиг. 4 поперечный разрез рамы с контейнером в увеличенном масштабе; на фиг. 5 показан фрагмент продольного разреза соединения двух полотнищ с воздушными перфорированными трубками и швами соединения; на фиг. 6 изображен регулятор уровня грунтовых вод, поперечный разрез.
Осушительно-увлажнительная система в условиях северо-восточной части Беларусь расположена на участке 1 и состоит из закрытых дрен 2, регуляторов уровня грунтовых вод 3, подключенных с помощью выпускных патрубков 4 с коллекторами 5, 6 и 7, которые имеют уклон, и сопряжены с собирателем 8, соединенного посредством труб 9 и 10 с задвижками 11 и 12. Трубы 9 и 10 с задвижками 11 и 12 соединяют с замкнутым открытым коллектором 13 сбора дренажных вод с передвижной насосной станцией 14, расположенной на берегу коллектора 13.
Для подачи дренажной воды в пруд-накопитель 15 дренажной воды насосную передвижную станцию 14 присоединяют к напорному трубопроводу 16. Дно пруда выполняют с уклоном к сбросному трубопроводу 17. Пруд-накопитель 15 дренажных вод также включает отводящую трубу 18 с задвижкой 19, фильтр 20 и насосную станцию 21, которую располагают у подошвы (основания) пруда-накопителя 15, подключают к напорному трубопроводу 22 с оросительной сетью с регулирующими сооружениями, например, к дождевальным машинам (не показано).
На поверхности пруда-накопителя 15 размещен двухслойный защитный экран, состоящий нижний из протифильтрационного экрана 23 высокой (HDPE) или, низкой (LDPE) плотности Solmax толщиной не менее 1 мм, которые выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56586-2015 Теомемембрана гидроизоляционная полимерная рулонная. Технические условия». При этом дополнительно сверху закрепляют второй слой экрана 24 из геотекстильного водонепроницаемого материала, выполненного из пропиленового волокна, края обоих полотен запаивают с торцов и соединяют между собой дополнительно посредством тонкой полоской (не показано) в виде пластмассовой обрешетки с помощью крепежа.
Нижний экран 23 и верхний экран 24 состоящие из отдельных полос, края которых с торцов соединены обрешеткой (не показано), нижняя сторона закреплена на опорных площадках 25, а другая соединена с соседней полосой с помощью быстроразъемного соединения 26 (например, «липучки» или спайки) и скреплена байонентными соединениями 27. Концы тросов 28 закреплены на лебедках 29. Нижний экран, соединенный к тросам 28, соединяют к опорным площадкам 25. При этом высота установки площадки расположена выше закрепленных поплавков 30 с уклоном к берегу на 0,6-0,7 см, при этом увеличивается по отношению к следующему поплавку 30. Защитные экраны 23 и 24 представляют собой, как один цельный экран, состоящий из двух разных полотнищ материала. Экраны 23 и 24 склеивают внутри или прошивают между собой швами 31 в поперечном сечении, образуя тем самым отдельные замкнутые пакеты модуля, внутренние полости которых заполняют сжатым воздухом. Полости пакетов модуля внутри закрепляют полиэтиленовые перфорированные напорные трубки 32 малого диаметра 10-12 мм с отверстиями в боковых стенках концы, которых заглушены. Заполняемые трубки 32 соединяют с подводящей воздушной трубой 33, связанной с уложенной по краям пруда 15 в продольном направлении, которые связаны с компрессором 34, работающего в автоматическом режиме.
Экраны 23 и 24, соединенные между собой в один общий скрепленный экран, связаны концами тросов 28 и закреплены на лебедках 29. К средней части тросов 28 прикреплена рама 35, несущая контейнер 36 с уклоном в сторону берега и последний выполнен из сетки с ячейками 1,0-1,5 мм. В средней части вертикальных стенок 37, в створе котлована пруда 15 выведен концевой участок подземного дренажного подающего трубопровода 16 с насосной станцией 14. Отбор воды из пруда производят через трубопровод 18 с задвижкой 19, фильтра 20, насосную станцию 21, которую располагают у подошвы (основания) пруда-накопителя 15, подсоединяют к напорному трубопроводу 22 с оросительной сетью с регулирующими сооружениями. Установка насосной станции 21 предусматривает в колодце место для монтажа насосного оборудования, работающего в автоматическом режиме.
С помощью накладок 38 соединенные между собой нижний экран 23 и верхний экран 24 крепят к раме 35. На верхней поверхности накладок 38 устанавливают зажимы 39 тросов 28
Регулятор уровня грунтовых вод 3, включает в себя колодец 40, соединенного с входной дреной 2 с патрубком 41, в который вставлен дополнительный впускной патрубок 42, имеющий возможность перемещаться в вертикальном направлении. Запорный орган состоит из корпуса 43, включающего надмембранную полость в виде рабочей камеры 44, гибкую мембрану 45. На мембране 45 установлен рассекатель потока 46 с дросселирующей трубкой 47. Жесткий центр мембраны с установленной в нем дросселирующей трубкой 47 образует с впускным дополнительным патрубком 42 регулирующий орган. Рабочая камера 44 в своей боковой части имеет Г-образную водосливную трубку 46, через которую вода из рабочей камеры 44 может сливаться в колодец 40.
Выходной конец Г-образной водосливной трубки 46 снабжен запорным клапаном, выполненным в виде конуса 47 с малым поплавком 48, размещенным, соответственно, в нижней его части. Малый поплавок 48 с конусом 47 закреплен на двуплечем рычаге, включающем рычаги 49 и 50, последний жестко соединен одним концом со вторым двуплечим рычагом, состоящим из штока 51 с большим поплавком 52, фиксируемым на штоке 51 в различных положениях фиксатором 53 с рычагом 54 с находящимся на одном из концов его с прижимным диском 55, выполненным в виде клапана для выпускного патрубка 4. Шток 51 перемещается вверх - вниз по направляющим 56 и 57. Малый поплавок 48 с конусом 47, соединенный с рычагами 49 и 50, перемещаются за счет кинематической связи, соединенных со штоком 51 с большим поплавком 52 и рычагом 54, на котором закреплен прижимной диск 55. На корпусе 43 укреплен винт 58 с гайкой 59, размещенные сверху над плитой-перекрытия 60. Винтовая пара 58 и 59 служит задающим механизмом высоты расположения регулирующего органа над впускным патрубком 42.
С целью уменьшения на поплавковое устройство с большим поплавком 52 система сконструирована таким образом, чтобы от веса штока 51, рычага 54, диска 55 и рычагов 49 и 50, конуса 47 (клапана) уравновешивалось подъемной силой малого поплавка 48, когда общая подъемная сила обоих поплавков становится равной или больше давления водяного столба на конус 47 и прижимного диска 55.
Пример конкретного выполнения.
В качестве объекта исследования принят учебно-опытный оросительный комплекс (УООК) «Тушково-1», расположенный у поселка Чарны Горецкого района Могилевской области Республика Беларусь.
3
3
Рельеф территории сильно изрезан и представляет собой чередование холмистых возвышенностей и высоких равнин, сложенных мореными глинами, лессовидными суглинками и лессами. Основным типом являются дерново-подзолистые, суглинистые почвы. Уклон в средней части склона на местности имеет i=0,002. На данном опытном поле водоисточником является пруд-накопитель дренажных вод с площадью зеркала 12,2 га и полезным объемом 153 тыс.м, оснащенный стационарной насосной станции с общим расходом 0,136 м/с и распределительных трубопроводов с дождевальной техникой. В целом почвы опытного участка предназначены для выращивания и возделывания многолетних трав, в том числе сенокосно-пастбищной травосмеси.
Смесь травостоя дает наибольший урожай лучшего качества, если компоненты смесей подобраны по видовому и сортовому составу с учетом критерий их совместимости. Поэтому почвенно-климатические и гидрологические условия необходимо учитывать. Кроме того, необходимо учитывать гидрологические показатели: глубину залегания грунтовых вод на конкретном поле, продолжительность сточных вод, влажность почвы, соответствующую 100% ППВ, и влажность разрыва капилляров. При этом следует принимать во внимание рельеф местности, крутизну и направленность уклона поля.
С учетом содержания элементов минерального питания в почвах опытного участка (мг/кг) и в зависимости от уровня планируемой урожайности определяют расчетом дозы минеральных удобрений под сенокосно-пастбищную травосмесь.
3
Орошение (увлажнение) осуществляется дождеванием, включающем в себя барабанно-шланговую дождевальную установку, оснащенную вращающимся барабаном со встроенными гидравлическими опорами, двухколесную ходовую часть. Шланговый дождеватель оборудован дальнеструйным аппаратом. Орошение дождеванием осуществляют при достижении влажности в корнеобитаемом слое почвы уровня нижних порогов оптимального увлажнения с заданной расчетной оросительной нормой от 300 до 900 м/га, с достижением влажности 70-80% от НВ для сенокосно-пастбищной травосмеси.
В качестве второго примера для орошения (увлажнения) дождеванием приведена барабанно-шланговая дождевальная установка австрийского производства типа Bauer "Rainstar Т-61" с насадками диаметром 16 и 30 мм с интенсивностью дождя 0,25 и 0,35 мм/мин соответственно.
В таблице 1 приведены результаты определения объема поверхностного стока.
0,5%
Примечание: НСР=2,7; средняя ошибка опыта 1,3.
Анализ таблицы 1 показал, что при поливной норме 20 мм с увеличением интенсивности исскуственного дождя от 0,25 до 0,35 мм/мин объем поверхностного стока увеличивается от 6 до 8 мм, а средняя глубина промачивания снизилась от 26 до 24 см соответственно, что имело место в верхней части склона. При поливной норме 30 мм с увеличением интенсивности дождя от 0,25 до 0,35 мм/мин объем стока увеличился от 8 до 10 мм, при этом средняя глубина смачивания почвы уменьшилась от 31 до 30 см, что имело место у основания склона. Это отражает связь поливных норм и объемы поверхностного стока.
2
Отсюда следует, что формирование поверхностного стока имеет взаимосвязь плотности сложения почвы с впитывающей способностью. При непрерывном дождевании сенокосно-пастбищной травосмеси на сенокосно-пастбищной травосмеси на дерново-подзолистых суглинистых почвах эрозионно-допустимые нормы для 70 и 80% от НВ равны 17,8 и 15,6 мм соответственно, а время полива до появления поверхностного стока - 68 и 60 мин соответственно. Таким образом, эксперименты подтвердили, что при реализации прерывистого дождевания, т.е. при делении поливной нормы по тактам установлено, что при поливных нормах 20 и 30 мм, сток отсутствует. Площадь орошения на одной стоянке от 50 до 200 м. Высота размещения дождевального аппарата равна в 1 метр над поверхностью земли, радиус полива аппарата составляет в диапазоне от 3,5 до 8,0 м. В целом дождевание является перспективным для сенокосно-пастбищных угодий.
Дренаж рассматриваемой почвы 8 условиях применения осушения зависит от коэффициента фильтрации м/сут. Расстояние между закрытыми собирателями в зависимости от состава почвы составляет 6-12 м. При таких расстояниях закрытые собиратели экономически оправданы при возделывании культур в условиях высокой агрокультур. Следует отметить, что сокращение потребности в материалах может осуществляться путем уменьшения глубины дрен до 0,7-0,9 м и увеличения междренного расстояния для тяжелых суглинков, а также и ширина траншеи (щели). При этом применен закрытый дренаж из пластмассовых труб с хорошо фильтрующим материалом (щебень и др. материалы). Глубину собирателей трубопроводов со смотровыми колодцами - не меньше 0,8 м. Расстояние между дренами уточняют расчетами по формулам теории фильтрации и проверяют по данным опытов, проведенных данной организацией на экспериментальных дренажных системах. Фильтрационные расчеты направлены на определение расхода дрен и, следовательно, коллекторов, времени понижения уровней грунтовых вод (УГВ) на заданную глубину и расстояния между дренами. Это делается на стадии проекта конкретно к данному участку осушительного поля. При неглубоком залегании водоупора (В/Т≥3) расстояние между дренами (В, м) определяют по формуле С.Ф. Аверьянова:  где K - приведенный коэффициент фильтрации в осушаемом грунте в слое i+Т (i - глубина заложения дрен, м); Н - мощность слоя, в котором изменяется уровень грунтовых вод, м; b - среднесуточный за расчетный период приток воды к дренам; м/сут; Т - глубина от дрены до водоупора, м; α - коэффициент дрен, который зависит от расчетного диаметра дрены в сравнении с наружным диаметром трубы с учетом фильтрирующей обсыпки, м.
Для глубокого залегания водоупора (В/Т<3) используют формулу А.Н. Костякова.
Следует отметить, что продуктивность пастбищ повышает внесение минеральных удобрений до 240 кг/га азота, 30-45 кг/га фосфора и 30 кг/га калия. При этом дренаж на орошаемых землях обеспечивает отвод избытка солей из корнеобитаемого слоя почвы, а также поддерживает уровень подземных вод, исключающий возможность вторичного засоления и заболачивания земель. Дренаж отводит в пруд-накопитель минерализованную воду из грунта, и на ее место поступает оросительная вода из накопительного пруда после отстаивания, происходит выпадение взвешенных частиц на дно пруда-накопителя.
Работа предложенной осушительно-увлажнительной системы в условиях северовосточной части Беларусь выполняется в следующей последовательности.
Первоначально используют поля орошения на осушительно-увлажнительной системе с напорным трубопроводом с регулирующей задвижкой. Для этого на осушаемом участке 1 при строительстве осушительной системы укладывают закрытые дрены 2, сопрягая их с регулятором уровня грунтовых вод 3, последние связаны с выпускным патрубком 4 с коллекторами 5, 6 и 7 (они могут быть закрытыми или открытыми), объединяемыми коллектором 6, соединенным посредством труб 9 и 10 с задвижками 11 и 12. Для удобства эксплуатации трубы 9 и 10 соединяют с замкнутым открытым коллектором 13 сбора дренажных вод (или подземных вод). На берегу открытого коллектора 13 устанавливают передвижную насосную станцию 14 (СНП), заборную трубу с защитной сеткой опускают в открытый коллектор 13 до уровня мертвого объема. Напорную линию трубопровода 16 насосной станции 14 подключают к пруду - накопителя 15 и выводят далее вертикально вверх выше максимального горизонта воды в пруду -накопителя 15. Напорную линию отводящего трубопровода 18 с задвижкой 19, фильтра 20 подключают насосную станцию 21 к напорному трубопроводу 22 с оросительной сетью с регулирующими сооружениями, например, к дождевальным машинам (не показано). Для отведения излишков воды установлен сбросной трубопровод 17.
Перед заполнением пруда-накопителя 15 дренажной водой в его средней части размещают раму 35 с закрепленным на ней, с помощью направляющих накладок 38, сетчатым контейнером 36 с уклоном в сторону берега. После установки рамы с контейнером монтируют систему тросов 28, размещая их среднюю часть на раме контейнера 36. Концы тросов закрепляют к лебедкам 29. Затем к тросам 28 прикрепляют поплавки 30, выполненные из пенопласта. Установку поплавков начинают от рамы 35. Опорную площадку 25 устанавливают на уровне верха рамы, трос 28 прикрепляют к ней скобой (например, 10 м) и ввинчивают в этот поплавок площадки 25 на высоту превышающую высоту установки предыдущей площадки на 5 см. высота установки увеличивается на 0,5 см на каждый метр расстояния между поплавками. Трос 26 также крепят к этой площадке скобой. Последовательно через каждые 10-11 м устанавливают следующие поплавки, увеличивая высоту дополнительно площадки 25 над поверхностью поплавка на 5 см. После завершения монтажа тросов к ним прикрепляют оба соединенных концами между собой полотнища 23 и 24.
В качестве нижнего противофильтрационного экрана 21 высокой (HDPE) или низкой (LDPE) плотность Solmax толщиной не менее 1 мм, которые выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56586-2015 «Геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная. Технические условия».
В качестве верхнего протифильтрационного экрана 24 применяют полотно из геотекстильного водонепроницаемого материала, во избежание проникновения сверху атмосферных осадков, носящих, как правило, ливневый характер, при этом в мае часто случается засушливый период, так называемая «майская засуха». В это время при отсутствии травяного покрова ветер переносит значительное количество пыли и сора. Эти пыль и сор оседают на поверхности экрана 24 из геотекстильного материала.
Для предотвращения образования избыточного давления сверху ливневых вод, исключения отложение илистых частиц на поверхности экрана 24, смыв мусора смывают за счет выпуклой формы, которая образуется при заполнении внутренней полости между слоями полотен 23 и 24 в виде образованных и разделенных между собой пакетов модулей. Для этого нижняя полимерная геомембрана для настила, выполняющая роль противофильтрационной функции экрана 23, поставляемая в рулонах шириной 6, 8 м, раскатывается на отдельные полотнища необходимой длины. Отдельные полотнища укладываются с перехлестом 10-15 см и, как вариант, легко свариваются между собой в сплошное нижнее покрытие (вместо «липучки»). Сварка осуществляется при помощи сварного оборудования контактным или эксрузионным способом.
Формирование воздушного давления между двумя полотнищами с пакетами модулей, позволяет создавать за счет регулирующих задвижек (фиг. 2) на перфорированных напорных трубках 32 необходимое внутреннее воздушное давление, способное поднять верхнее полотнище из пакетов модулей и поддерживать в них давление по всей площади полотнищ, снося тем самым мусор и пыль дождем, т.е. изменяя интенсивность ската их.
При контактном способе сварка осуществляется при помощи нагревательного элемента, установленного на самоходном автоматическом сварочном аппарате. Нагревательный элемент (клин) нагревает полотнища в месте их контакта выше точки плавления полимера. Прижимные ролики создают требуемое сварочное давление. В результате происходит процесс диффузии молекул полимера в зоне контакта и формируется сварной шов.
3
3
Пример. Следует также отметить, что крепление основы верхнего экран 22, состоящего из геотекстильного полотна является новым перспективным, и он используется во многих отраслях сельского хозяйства и т.д. Он имеет небольшой вес - можно разрезать обычными ножницами, позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки: тонкий материал плотностью - 100 г/м, более толстый материал - 600 г/м.
Долговечность геотекстиля - устойчив к воздействию кислот, щелочей и других агрессивных веществ, содержащихся в воде и мусора. Синтетические волокна не подвержены гниению, им не страшна влага, ни мороз, ни жара, ни солнечные лучи.
Геотекстиль экологичен, не выделяет вредных веществ в процессе эксплуатации безопасно для окружающей среды. Срок использования не менее 30 лет. Необходимо отметить крепление и укладка геотекстиля, проста, не требует специальных навыков в производстве ГТС, он более прочен для возможного порыва в сравнении с обычной пленкой, т.е. обладает высокой прочности; на него легко наносить и клеящее вещество для приклеивания к другому - к нижнему предложенному экрану 23. Кроме того, края при соединении геотекстильного материала 24 (водонепроницаемое полотно) нижнего водонепроницаемого полотна 23 (геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная) служат в качестве гидроизоляции, и фиксируют крепежом в виде пластмассовой пластины тонкими полосками. Сварка слоев полотен также авторами описана подробно. Все это в целом удешевляет строительство и эксплуатацию пруда-накопителя в целом.
При экструзионной сварке происходит подача под давлением расплавленного полимера в зону соединения полотнищ при помощи ручного сварочного аппарата «экструдера». Свариваемые поверхности переходят в вязкотекучее состояние, сварка происходит за счет давления расплава.
Далее сверху укладывают дополнительно второй экран 24 из геотекстильного водонепроницаемого материала, выполненного из пропиленового полотна. При этом образуют внутри полости из пакетов модуля, которые склеены по краям всего периметра двух экранов 23 и 24 между собой и, одновременно пакеты модулей разделяют на участки за счет склеивания внутри полотен или плотно их прошивают швами 31 в поперечном направлении, создавая общий единый экран в целом. Кроме того, в полостях каждого пакета модуля создают одновременно давление сжатого воздуха за счет устройства и крепления в них легких полиэтиленовых перфорированных трубок 32 с отверстиями в боковых стенках диаметром трубок 10-12 мм, которые заглушены с концов, а также каждая трубка 32 снабжена регулирующей задвижкой, способное менять давление внутри полотнищ в целом, а это также дает и возможность, дополнительное всплытию (поддержания) экрана 23, облегчая эксплуатацию самих поплавков 30.
В надувной экран через отверстия полиэтиленовых трубок 32 производят нагнетание рабочего расхода сжатого воздуха через перфорированные трубки 32 в замкнутые пакеты модуля до обеспечения в них заданного избыточного воздушного давления за счет регулированием посредством перекрытия вентилей (фиг. 2), соединенных с раздельной подводящей воздушной трубой 33 с компрессором, и уложенной по края пруда 15. Следует также отметить, что по показателям манометров (не показано) определяют, в каком положении обеспечивается выпуклость верхнего экрана 24 из геотекстильного полотна, а значит, можно периодически закачивать и регулировать регулирующей задвижкой подачу сжатого воздуха, или на оборот, сброс давления в атмосферу посредством открытия вентилей (не показано) в конце раздающей подводящей воздушной трубы, при этом компрессор отключают. Таким образом, надуваясь и расширяясь, они заполняют всю полость между двумя экранами 23 и 24, а значит, также можно производить регулировку наклона выпуклости стенок пакетов модуля.
Наличие регулирующих задвижек, размещенных в начале перфорированных воздушных полиэтиленовых трубках 32, позволяет при их закрытии образовывать пакеты модулей, имеющих автономное питание от разделяющей подводящей воздушной трубы 33, связанной с компрессором 34, что позволит осуществить регулирование давление сжатого воздуха между двумя полотнищами 23 и 24 посредством созданных пакетов модулей, т.е. закрывая задвижки, регулируя величину давления воздуха в них, открывая или закрывая задвижки (фиг. 2), добиваясь различной величины воздушного давления для впкуска воздушных струй через отверстия перфорации полиэтиленовых трубок 32, в соответствии с поставленной задачей, добиться заданного давления воздуха в пакетах модулей. Между двумя полотнищами 23 и 24.
Надувной экран, состоящий из двух полотен материала 23 и 24 с образованием внутри из многочисленных пакетов модулей, связанных с источником сжатого воздуха в виде компрессора 34, наполняют рабочим сжатым воздухом, тем самым обеспечивают их выпуклую форму вверх экрана 24 из геотекстильного прочного материала под давлением. При этом, создавая выпуклость и уклон формы в сторону шва 31. При выпадении атмосферных осадков происходит вибрация верхнего полотнища 23, что позволяет в зависимости от интенсивности давления сверху осадков стекание воды с мусором по образующимся впадинам в виде швов в сторону контейнера 36 и наклона его крепления к берегу наиболее эффективным способом, даже при минимальном стоке воды. Экран 24 наклонен в целом в сторону контейнера 36, что обеспечивает возможность смыва сора с поверхности экрана 24 при любом уровне воды в котловане пруда 15. Одновременно, при этом вместе с водой, уклон экрана 0,005-0,006, обеспечивает скорость потока по впадинам в виде швов воды исключающую отложение илистых частиц на поверхности экрана 24. Пыль и мусор переносятся быстро большим стоком воды в емкость сетчатого контейнера 36. Илистая фракция потока вместе с водой проходит через ячейки сетки контейнера, а более крупный мусор накапливается в контейнере и далее его, возможно, удаляют в сторону короткого берега. После прекращения дождя этот мусор можно механически удалять, извлекая из контейнера, например, с помощью металлической щетки (не показано), перемещая ее тросиками дополнительно на полозьях по направляющим. В конце мусор извлекается из контейнера, в ту или иную сторону берега. Илистая фракция смыва по форме выпуклости пакетов модулей экрана 24, затем накапливается на дне пруда 15 с поступившими дренажными водами, заполняемого с полей с помощью вышеперечисленных сооружений и устройств. Лебедки 29 обеспечивают опускание экранов 23 и 24, полости которых снабжены легкими перфорированными полиэтиленовыми трубками с отверстиями, а при понижении уровня воды в пруду 15 за счет сматывания тросов с барабанов лебедок 29. В целом экраны 23 и 24 наклонены в сторону контейнера 36, что обеспечивает возможность смыва сора с поверхности дополнительно с выпуклой формы экрана 24. Работа компрессора 34 связана автоматическим режимом за счет блок-схемами, которые не приводятся, так как не относятся к существу заявляемого предложения. Однако управление также возможно дополнительно через связи линий передачи сигналов.
После прекращения засушливого периода при выпадении осадков происходит пополнение запасов воды в пруду-накопителя 15, а в случае необходимости продолжение проведение поливов. Демонтаж экранов 23 и 24 с перфорированными легким полиэтиленовыми трубками проводят после отключения источника сжатого воздуха и завершения оросительного сезона и опорожнения пруда-накопителя дренажного стока.
3
3
3
Результаты интенсивности дождя показали, что поливы исскуственного дождя 0,25 и 0,35 мм/мин соответственно существенного влияния уклона опытного участка на величину поверхностного стока не выявлено, что предопределяет возможность применения данных дождевальных насадок на склонах различной крутизны. Для пояснения причины формирования поверхностного стока была отмечена взаимосвязь плотности сложения почвы с впитывающей способностью за годы наблюдений. Кроме того, для среднесухого по степени влагообеспеченности и теплого периода 2018 года коэффициент водопотребления с естественным увлажнением составил для 70% от НВ - 299 и 324 м/т, а для 80% от НВ - 288 и 302 м/т при расчете по методу водного баланса. При этом оросительная норма достигала 900-300 м/га в зависимости от года исследования. Минимальный межполивной интервал составил 8 суток. Было проведено 5 поливов.
Удобрения, вынесенные с поля дренажной водой при проведении поливов дождевальной техники, возвращаются через дождевальные насадки непосредственно к корневой системе для возделывания многолетних трав. Известно, что рост, урожайность и ценность, как злаковых и бобовых трав, так и других сельскохозяйственных культур от количества доступного удобрения и обеспеченностью при достаточной влаги в почве. Поэтому именно дождевание может быть экономически оправдано при высокой организации использования орошаемых полей и достаточном уровне минерального питания для передвижения дождевания машинами (агрегатами), т.е. забором воды из пруда-накопителя дренажных вод, а также возможность подавать с поливной водой легко растворимые минеральные удобрения для вегетационных подкормок, что очень важно для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Следует отметить, что полив будет также связан с работой регулятора уровня грунтовых вод 3 (или дренажных вод). В закрытом положении прижимной диск 56 (клапан) прижимается к седлу выпускного патрубка 57. Для включения устройства на необходимый расход в колодце 40 рычаг 50 крепят жестко к штоку 51 (от градуированному заранее) для возможности открытия в Г-образный водосливной трубке 46, соответственно необходимое для заданного открытия конуса 47. При этом надмембранная полость в виде рабочей камеры 44 соединяется с атмосферой.
При подводе воды к выпускному патрубку 42 мембрана 45 поднимается вверх, и вода свободно поступает в колодец 40. Одновременно с этим вода поступает через дросселирующую трубку 47 в рабочую камеру 44 и дальше через Г-образную водосливную трубку 46 свободно сливается, обтекая конус 47 в дренажном колодце 40. Вода, поступая в колодец, поднимается до уровня, когда подъемная сила большого 52 и малого 48 поплавков становится равной и больше давления водяного столба на конус 47 и прижимной диск 56. Выталкивающая сила воды, действующая на поплавки 48 и 52, связанные с конусом 47 и диском 56, поднимает вверх. Поплавок 52 выполняет функцию преобразователя перемещения диска 56 и одновременно с поплавком 48 преобразователя перемещения конуса 47 к закрытию отверстия водосливной трубки 46, а выпускного патрубка 4 - приводящее к открытию. Это позволяет открыть диск постепенно и исключить хлопающий эффект. При этом большой поплавок 52 фиксируется при помощи фиксатора 53 задания (уставки по штоку 51, отрегулированному также заранее), и устанавливается соответственно необходимое для заданного наполнения положение поплавка 52 на штоке 51, учитывая кинематическую связь с рычагами 49 и 50 с малым поплавком 48 с конусом 47, таким образом, производительность дренажного колодца 40 взаимосвязана для выпуска воды в выпускной патрубок 56 в сторону коллекторов 5, 6 и 7. Условием подъема диска 55 является связь, разница превышения высоты подъема малого поплавка 48 с конусом 47 над большим поплавком 52 со штоком 51, обеспечивающее слив воды из дренажного колодца 40 и прекращение поступление воды через впускной патрубок 42 с помощью регулирующего органа. Начинается слив воды.
В дальнейшем процесс повторяется в работе в целом. Период повторения зависит от регулировки поплавка 52 и хода задающего механизма, выполненного в виде винтовой пары состоящей из винта 58 и гайки 59.
Регулятор уровня грунтовых вод (или дренажных вод) упростить сброс воды, предохранить орошаемые участки от засоления и т.п. Урожайность зеленой массы сенокосно-пастбищной травосмеси учитывалась методом сплошного скашивания травостоя. Урожайность сухого вещества сенокосно-пастбищной травосмеси за годы наблюдений составила от 29 до 62 ц/га.
Срок и внесение удобрений позволяют на момент подготовленного с дренажной сетью сеяния смеси травостоя естественно растущего на дерново-подзолистой, легкосуглинистой, использовать запас воды доступного для минеральных или органических удобрений, содержащих высокое содержание доступного азота, как стимулятор для интенсивного развития микроорганизмов разложения, например навоза и отслеживания развитие сеяной смеси многолетних трав (рост, ускорение и уборка урожая) в течение определенного периода года с учетом поливных норм дождеванием.
сол
Таким образом, для того чтобы с каждого гектара пашни получить максимальное количество продукции растениеводства, необходимо иметь характеристику каждого контура поля по следующим показателям: грануметрический состав почвы; глубина залегания грунтовых вод; уклон поля и его ориентация; реакция почвенного раствора (рН); гидрологическая кислотность и сумма поглощенных оснований; содержание в пахотном слое гумуса, легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора, обменного калия, бора молибдена и других микроэлементов; влажность почвы, соответствующая 100% ППВ. Из этого фактора можно классифицировать поля (контуры полей) по близким параметрам перечисленных показателей физических, гидрологических и химических свойств почвы. Затем в соответствии с особенностями почвы севооборота следует разработать технологическую схему возделывания каждой культуры, адаптированную к условиям поля.
Колебание влажности почвы возле оптимального для повышения плодородия почвы уровня также благоприятно сказывается на восстановление структуры почвы для осушительно-увлажнительных земель. Кроме того, возможен кратковременный санитарный пропуск из пруда-накопителя, и донные отложения смываются в нижний бьеф через сбросной трубопровод в водоток. После окончания кратковременной промывки дна пруда-накопителя задвижку закрывают.
Таким образом, применение предложенной осушительно-увлажнительной системы обеспечивает повышение надежности работы конструкции пруда-накопителя дренажного стока, позволяет повысить надежность работы экрана с применением данных материалов, состоящего из двух полотнищ, путем заполнения между ними полости сжатым воздухом от источника и смыва дождем мусора и пыли с верхнего с выпуклой формы экрана, позволяя его вибрировать, выполненного из геотекстильного материала, а также за счет наклона экрана, создаваемого креплением его на опорных площадках, высоту которых последовательно увеличивают от середины пруда, где размещен сетчатый контейнер к берегу, а также за счет создаваемого воздушного давления поддерживать полотнища в рабочем положении (выпадение атмосферных осадков, носящих ливневый характер); улучшить условия эксплуатации дренажного пруда-накопителя и снижения потерь воды на испарение с поверхности пруда, подверженным враждебным окружающим условиям. Кроме того, прошедший дренаж увлажнительной системы с поливом накопленной воды, использует технологию орошения в засушливые годы, обеспечивая благоприятную эколого-мелиоративную обстановку в целом территории, и повысить урожайность возделываемых сенокосно-пастбищных многолетних трав при орошении на осушительно-увлажнительной системе и дренируемых вод для накопления замкнутого коллектора. Все это дает значительное преимущество перед прототипом, а значит, снижения себестоимости выращивания сенокосно-пастбищных угодий, и улучшить экологическую обстановку.
Изобретение позволяет в широком диапазоне осуществлять осушительно-увлажнительной системой благодаря удачной компоновке элементов конструкции в целом. Необходимо отметить, что в данной технологической схеме прослеживается перспективный подход к вопросу по этапной создании системы, что в полной мере отвечает комплексному подходу. Кроме того, наиболее очевидна роль воздушных потоков меду двумя слоями разных гибких полотнищ, работающих вместе, которое, эффективно воздействует на их работу пруда-накопителя дренажных вод, обеспечивая возможность быстрому смыву дождем мусора и пыли с поверхности верхнего гибкого полотнища из геотекстильного прочного материала в рабочем положении.
Создание и внедрение осушительно-увлажнительной системы в условиях северо-восточной части Беларусь позволяет решать многоцелевую проблему при строительстве мелиоративных систем, обеспечивающих выше поставленную задачу, а также создает благоприятные экологические условия эксплуатации в условиях осушительно-увлажнительной системы на данной территории, а также расширить зону применяемости данной системы.