Совершенствование технологии локально-импульсного орошения для многолетних насаждений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Ракушина, Олеся Владимировна

• Ракушина, Олеся Владимировна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ракушина, Олеся Владимировна

Содержание

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1. Существующие способы орошения многолетних насаждений

1.2. Системы способов малообъемного орошения

1.3. Тенденции и перспективы развития капельного орошения

1.4. Достоинства и недостатки капельного орошения

1.5. Режимы орошения многолетних насаждений 37 при капельном орошении

1.6. Автоматизация систем капельного орошения

Глава 2. Теоретическое обоснование процесса распределения 49 воды при капельном характере истечения

2.1. Пространственное расположение активной части 49 корневой системы многолетних (плодовых) насаждений

2.2. Обоснование параметров подкронового водораспределителя

2.2.1. Критериальное уравнение для определения расхода 55 жидкости при истечении из водовыпускных отверстий распределителя

2.2.2. Теоретическое обоснование процесса распределения воды из 59 водовыпускных отверстий на поверхность почвы

Глава 3. Экспериментальные исследования процесса распределения 71 воды при капельном характере истечения и их анализ

3.1. Экспериментальные исследования процесса распределения 71 оросительной воды на поверхность почвы

3.1.1. Методика проведения экспериментальных исследований

3.1.2. Анализ уравнения регрессии 8

3.1.3. Проверка теоретического закона распределения жидкости на

2

поверхность почвы

Глава 4. Экономическая эффективность использования подкронового 89 распределителя поливной воды

Общие выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии локально-импульсного орошения для многолетних насаждений»

Введение

В федеральной целевой программе "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006 - 2010 годы и на период до 2013 года" (с изменениями на 12 августа 2011 года) предусмотрено мероприятие по реконструкции, совершенствованию оросительных систем, в том числе и систем для многолетних насаждений.

Ирригация более 50 % этой территории осуществляется дождеванием. При орошении дождеванием происходит несоответствие между интенсивностью водоподачи и впитывающей способности почвы. Для предотвращения этих последствий необходимо отдавать предпочтение малообъемным способам, к которым относятся: внутрипочвенное орошение, микродождевание, аэрозольное орошение и капельное.

Главным преимуществом этих водосберегающих технологий орошения по сравнению с поверхностным орошением и дождеванием является дозирование поливных норм в соответствии с водопотреблением растений за межполивной период.

Поэтому работы по созданию и совершенствованию технологии способов орошения актуальны.

Одним из наиболее перспективных способов орошения является локально - импульсное орошение, которое является разновидностью капельного.

Помимо достоинств, малообъемным способам присущи различные недостатки, но все существующие способы малообъемного орошения объединяет одна проблема - нарушение распределения оросительной воды на поверхность почвы.

Совершенствование этого способа орошения позволяет повысить качество полива за счет экономии воды и как следствие обеспечить экономию денежных средств.

Настоящая работа содержит результаты исследований процесса распределения оросительной воды на поверхность почвы для многолетних насаждений.

Научная новизна исследований состоит в том, что:

получена аналитическая зависимость расхода жидкости от конструктивных параметров распределителя, при котором будет наблюдаться капельный характер истечения;

На защиту выносятся:

результаты исследований способов орошения многолетних насаждений, а также устройств, осуществляющих распределение воды;

конструктивно-технологическая схема подкронового

водораспределителя;

аналитическая зависимость определения расхода истечения жидкости от конструктивных параметров распределителя, при котором будет наблюдаться капельный характер;

оптимальные конструктивные параметры подкронового водораспределителя, обеспечивающие капельный характер истечения воды на поверхность почвы.

Работа выполнена на кафедре " Гидравлика и ГМ " ФГБОУ ВПО " МГАУ им. В.П. Горячкина ".

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Ракушина, Олеся Владимировна

Общие выводы

1. Анализ способов малообъемного орошения показал, что экономия оросительной воды составляет 40 - 60 % по сравнению с дождеванием и поверхностным орошением. Энергоемкость систем капельного орошения не превышает 10% энергетических затрат на дождевание. Адресную локальность увлажнения обеспечивает модуль импульсно-капельного орошения.

2. В результате проведения теоретических исследований получены аналитическая и графические зависимости расхода воды от конструктивных параметров водораспределителя: диаметра водовыпусных отверстий, угла наклона водораспределителя к горизонту, расстояния между препятствиями (стенками), обеспечивающих капельный характер.

3. С целью равномерной подачи воды каплями в зону активной части корневой системы разработана конструкция подкронового водораспределителя. Предложенное устройство отвечает агротехническим требованиям, обеспечивает капельный характер истечения воды, как наиболее благоприятный для почвы и растений. Использование водораспределителя обеспечивает экономию оросительной воды до 32%, снижение себестоимости мероприятий в 1,2 раза.

4. Результаты экспериментов показали, что распределение оросительной воды на поверхность почвы из водовыпускных отверстий распределителя имеет на 77 - 83 % капельный характер, как наиболее благоприятный для почвы и растений. Он наблюдается при угле наклона водораспределителя к горизонту 8°, при диаметре отверстий 1 мм, расстоянии между стенками 6 мм, высотой препятствий (стенок) 10 мм. Сравнение расчетных и табличных значений критериев Фишера показало, что при доверительной вероятности 95%, теоретическая зависимость для определения расхода воды от конструктивных параметров водораспределителя, при котором будет наблюдаться капельный характер истечения, адекватно отражает действительный процесс. 5. Экономический эффект от применения усовершенствованной технологии импульсно-локального орошения составил более 42 тыс.руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ракушина, Олеся Владимировна, 2012 год

Список использованной литературы:

1. Губер, К. В. Водосберегающие технологии орошения - основа рационального использования водных ресурсов [Текст] / К. В. Губер, Ю. С. Пунинский, Г. Ю. Шейнкин, 3. Я. Ярославский // Теория и практика мелиорации. Труды ВНИИГиМ - 1989. - Т. 75.

2. Костяков, А. Н. Основы мелиорации [Текст] / А. Н. Костяков // М.: Сельхозгиз - 1960. - С. 622.

3. Храбров, М. Ю. Ресурсосберегающие технологии и технические средства орошения [Текст] / М.Ю. Храбров

4. Ирригационные системы XXI века [Текст] / Труды. США - 1987.

5. Кружилин, И. П. Повышение эффективности использования орошаемых земель [Текст] / И.П. Кружилин // Труды ВНИИОЗ - 1985 - С. 3 - 15.

6. Кружилин, И. П. Получение урожаев по программе - важнейшее условие эффективного использования воды на оросительных системах [Текст] / И.П. Кружилин // Труды НПО "Орошение" - 1989 - С. 29 - 40.

7. Дзюбенко, Б. В. Капельное орошение в США [Текст] / Б.В. Дзюбенко // Гидротехника и мелиорация, 1976 - № 6.

8. Кочнов, А.Е. Результаты стендовых испытаний отечественных капельниц с мембранными компенсаторами напора. Новая техника орошения для предгорных районов аридной зоны [Текст] / А.Е. Кочнов // М.: ВНИИГиМ - 1983 -С. 45 - 49.

9. Anon. Tubing one of several innovations in drip irrigation. Irrigation Age., 1985.

10. Medici, G. L' irrigazione in Italia: Dati e' commenti, L' Irrigazione I Italia [Текст] / G. Medici // Bologna - 1980 - 58 p.

11. Mason, J Automatic subsurfase irrigation [Текст] / J.Mason // Arab water World -1985 - P. 31-46.

12. Пат. № 2524289 Россия. A 01G 25/02. Поливная трубка для капельного орошения [Текст] / В.В. Мелихов, П.И. Кузнецов, В.Ф. Лобойко, Е.А. Ходяков, К.А. Беляев, Т.В. Каренгина-С. 4.

13. Пат. № 2215405 Россия. A 01G 25/02. Оросительная сеть для полива склоновых земель [Текст] / В.К. Губин, К.В. Губер, Г.П. Лямперт, М.Ю. Храбров,

B.И. Канардов - С. 5.

14. Пат. № 2152710 Россия. A 01G 25/06. Система внутрипочвенного орошения [Текст] / В.К. Губин, К.В. Губер, Г.П. Лямперт, М.Ю. Храбров, В.И. Канардов - С. 3.

15. Скрипчинская, Н. В. Распределение воды в почве при капельном орошении [Текст] / Н.В. Скрипчинская // Кишинев. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии - 1979 - №10.

16. Decroix, М L'obstruction des distributeurs en micro irrigation [Текст] / M. Decroix // Bill. Inform. CEMAGREF - 1984 - P. 25 - 31.

17. Пат. № 2177684 Россия. A 01G 25/02. Система непрерывного капельного орошения [Текст] / Е.В. Хлебников - С. 6.

18. Терпигорьев, А.А. Модуль системы импульсно - капельного орошения садов (МИЛОС). Инструкция по монтажу и эксплуатации [Текст] / А.А. Терпигорьев,

C.А. Асцатрян, А.В. Грушин // Коломна - 2005 - 40 с.

19. Оборудование для систем капельного орошения и микродождевания. Орошение сельскохозяйственных культур. Великобритания - №1 - 1988 - С. 10.

20. Отечественный и зарубежный опыт применения напорных полимерных труб для строительства трубопроводов систем орошения и сельскохозяйственного водоснабжения. Обзорная информация // М.: ЦБНТИ - 1986 - сер. 7 - С.26.

21. Drip irrigation on processing tomatoes proves successful [Текст] / Irrigation Journal - 1984 - v/ 34 - N4 - P. 22- 25.

22. Laser aligned trickle [Текст] / Irrigation Journal - 1982 - v. 32 - N3 - P. 18 - 20, 25.

23. Lawson, G. Drips controlled by experts [Текст] / G. Lawson // Grower - 1983 - v. 99 - N 19 - P. 39-41.

24. Bucks, D. A. Injection of fertilizers and other chemicals for drip irrigation [Текст] / D. A. Bucks // Houston, Texas - Irrigation Association, Annual technical conference -1980-P. 116-180.

25. Bucks, D. A. Principles, practices and potentialities of trickle (drip) irrigation [Текст] / D.A. Bucks, F. Narajama, A. Warrik // New York etc - Advances in Irrigation - 1982 - v. 1 - P. 219 - 298.

26. Drip irrigation [Текст] / World Crops - 1982 - v. 3 - P. 52, 63, 64, 66.

27. Эффективность капельного орошения при выращивании томатов. Мелиорация и водное хозяйство [Текст] / М.: ЦБНТИ Вып. 2. Экспресс -информация - 1987 - сер. 7 - С. 4.

28. Medale, P. L'uniformita di erogazione nell'irrigazione Localizzata [Текст] / P. Medale // Irrigazione - 1982 - v. 29 - N39 - P. 31 - 39.

29. Носенко, В. Ф. Способы и техника полива. Справочник гидротехника [Текст] / В.Ф. Носенко, Э.В. Гершунов // Алма - Ата - 1972 - С. 312.

30. Орел, И. П. Система капельного орошения "Таврия" [Текст] / И. П. Орел, М. И. Ромащенко // Гидротехника и мелиорация - 1981 - №4 - С. 48 - 57.

31. Ромащенко, М. И. Технологии и технические средства микроорошения [Текст] / М.И. Ромащенко // Автореф. дис. д.т.н. - М. - 1995.

32. Гордеев, В. Б. Технология капельного орошения овощных культур [Текст] / В.Б. Гордеев В. Б, Г.Ю. Шейнкин, А.Е. Кочнов // Труды ВНИИГиМ - 1975 - С. 335.

33. Саидов, И. И. Технология орошения культуры лимона в защищенном грунте для условий сухих субтропиков [Текст] / И.И. Саидов // Автореф. к.т.н. М. -1986.

34. Скрипчинская, Л. В. Режим поливов винограда при капельном орошении в Молдавской ССР [Текст] / Л.В. Скрипчинская, В.И. Пастернак // Кишинев. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии - 1979 - №8.

35. Семаш, Д.П. К вопросу определения сроков и норм поливов плодовых культур [Текст] / Д.П. Скрипчинская // Киев.:Урожай. Интенсификация садоводства - 1974.

36. Howell, Т. A new concept for trickle irrigation of row crops [Текст] / Т. Howell // Irrigation Farmer - 1981 - v. 8 - N. 3 - P. 4 - 5.

37. Wuerts, H. Commercial use of drip irrigation on cotton [Текст] / H.Wuerts // Irrigation Association, Annual technical conference. Salt Lake City, Utah - 1981 - P. 92-95.

38. Журба, M. Г. Капельное орошение: проблемы чистой воды капельниц [Текст] / М.Г. Журба // Гидротехника и мелиорация - 1982 - № 7 - С.38 - 43.

39. Журба, М. Г. Технологические особенности работы системы капельного орошения [Текст] / М.Г. Журба // Гидротехника и мелиорация - 1985 - № 4 -С.30 - 34.

40. Денисов, В. А. Симпозиум по капельному орошению [Текст] / В.А. Денисов // Гидротехника и мелиорация, 1982 - № 2 - С. 86 - 87.

41. Григоров, М. С. Сельскохозяйственные мелиорации сегодня и завтра [Текст] / М.С. Григоров, А.Ю. Черемисинов // Волгоград. Труды Волгоградский СХИ -1993-С. 4-60.

42. Акопов, Е. С. Капельное орошение плодовых насаждений в Армении [Текст] / Е.С. Акопов // М.: Гидротехника и мелиорация - 1977 - №7.

43. Грамматикати, О.В. Водный режим сельскохозяйственных культур [Текст] / О.В. Грамматикати // Материалы XII Международного конгресса по ирригации и дренажу. Гидротехника и мелиорация - 1970 -№11.

44. Григоров, М. С. Проблемы мелиорации земель, водного хозяйства и экологии Нижнего Поволжья [Текст] / М.С. Григоров // Волгоград. Труды Волгоградский СХИ - 1993-С. 30-35.

45. Дождевальные машины и оборудование для полива в движении с подводом воды по гибким напорным шлангам [Текст]/ ФРГ // М.: ЦБНТИ - 1977 - №7 - С. 30- 33.

46. Howell, N. Advances in trickle irrigation: challenges of the 80's [Текст] / N.A. Howell, D.A. Bucks, I.L. Chesness //The proceedings of the 2d Nat. irrigation symp. -P. 4-5.

47. Астапов, C.B. Испарение с поверхности почвы [Текст] / С.В. Астапов, Е.В. Чаповская // М.: изд. АН СССР - Орошение сельскохозяйственных культур в

Центрально-Черноземной полосе РСФСР. Сб. работ АН СССР - 1956 - вып.2. -С.400-408.

48. Будаковский, А.И. Испарение почвенной влаги [Текст] / А.И. Будаковский // М.: Наука- 1964- С.243.

49. Будыко, М.И. Испарение с орошаемых участков и испаряемость [Текст] / М.И. Будыко // Метеорология и гидрология - 1954 - №1 - С.7-10.

50. Берман, И. Д. К вопросу о скорости испарения капель воды. Техническая физика [Текст] / И.Д. Берман // М. - 1953 - Том.23 - № 10

51. Балаев, Л.Г. Комплексные исследования для оптимизации параметров гидромелиоративных систем [Текст] / Л.Г. Балаев, Л.М. Рекс // Доклады ВАСХНИЛ - 1977 - №4 - С.33-35.

52. Канардов, В.И. Техника полива культуры граната на склоновых землях Гиссарской долины [Текст] / В.И. Канардов, Н.П. Митянин, В.М. Колядич //М.: Труды ВНИИГиМ - 1983.

53. Борисов, В.П. Технология строительства систем микроорошения на склоновых землях [Текст] / В.П. Борисов, М.Ю. Храбров, В.И. Канардов // М.: ЦБНТИ-1990- №8.

54. White, Y.Drip lines snake into Higt plains crop hrjduction, management [Текст] / Y. White // Irrigation Age - 1985 - P. 4 - 5.

55. Григоров, M. С. Опыт подпочвенного орошения [Текст] / М.С. Григоров // М.: Гидротехника и мелиорация - 1974 - №5 - С. 4-60.

56. Григоров, М. С. Основы внутрипочвенного орошения [Текст] / М.С. Григоров // М.: ТСХА - 1993 - 107 с.

57. "Power Farming Magazine" [Текст] / "Transactions of the ASAE" // 1975 - P. 89 -94.

58. Hasley, D. Growth and salt accumulation with desert drip irrigation [Текст] / D. Hasley // "Citrograph" - 1974 - P. 4 - 5.

59. Системы микроорошения. Проспект УкрНИИГиМ. Киев. - 1988 - 14 с.

60. Брюквин, В.Г. Водный режим чайного растения в условиях синхронного импульсного дождевания [Текст] / В.Г. Брюквин // М.: Труды ВСХИЗО. Питание и физиология растений - 1975 - Вып. 106. - С. 39-43.

61. Grossi, P.Diffusione délia microirrigazion nel mondj [Текст] / P. Grossi // L'informatore Agrario - 1974 - P. 15-17.

62. Безднина, С. Я. Качество воды для орошения [Текст] / С.Я. Безднина // М.Принципы и методы оценки - 1997 - С. 185.

63. Безднина, С.Я. Принципы и технология экосистемного водопользования в мелиорации [Текст] / С.Я. Безднина // M Автореф. дис. д-ра техн. Наук - 1995.

64. Броновицкий, В.Е. Предупреждение биозарастания капельных водовыпусков [Текст] / В.Е. Броновицкий, Р.Д. Браверман, М.Н. Щучкин, H.JI. Бычкова // Гидротехника мелиорация - 1982 - № 2 - С. 48-49.

65. Новик, Р. М. Засорение капельных водовыпусков и борьба с ним на системах капельного орошения [Текст] / P.M. Новик, М.Г. Журба // М.: ЦБНТИ - 1984 -№1 - С. 30.

66. Алпатьев, С.М. Методические указания по расчету режима орошения сельскохозяйственных культур на основе биоклиматического метода [Текст] / С.М. Алпатьев // Киев -19675 - 30 с.

67. Водяницкий, В.И. Режимы капельного орошения яблоневых садов [Текст] / В.И. Водяницкий // Садоводство и виноградарство - 2002 -№6 - С. 4 - 6.

68. Алпатьев, A.M. Водопотребление культурных растений и климат [Текст] / A.M. Алпатьев // М.: Колос - Режимы орошения сельскохозяйственных культур - 1965-С. 55 -68.

69. Кружилин, И. П. Агромелиоративная оценка влагообеспеченности территории Нижнего Поволжья [Текст] / И.П. Кружилин // Волгоград - 1976 - С. 66.

70. Данильченко, Н.В. Расчет режимов орошения сельскохозяйственных культур [Текст] / Н.В. Данильченко // Гидротехника и мелиорация - 1978 - №1 - С. 48 -56.

71. Внесение минеральных удобрений с поливной водой. Пособие к СНИП. Мелиоративные системы и сооружения [Текст] / Союзводпроект - 1985 - С.68.

72. Smith, М. The response of fruit trees to ingaction of nitrogen through a trickle irrigation system [Текст] / M. Smith // Journal American Soc. Hortic Sc., Sience -1979 - P. 311 - 313.

73. Трунов, Ю.В. Плодоводство и овощеводство [Текст] / Ю.В. Трунов, В.К. Радионов, Ю.Г. Скрипников // М.: Колос - 2008.

74. Резниченко, А.Г. Плодовый сад [Текст] / А.Г. Резниченко// М.: Наука -1996.

75. Колесников, М.Н. Корневая система плодовых и ягодных растений и методы ее изучения [Текст]/ М.Н. Колесников// М.: изд. с.-х. литературы - 1962.

76. Ещин, A.B. К вопросу определения пространственного положения активной части корневой системы плодовых деревьев [Текст]/ A.B. Ещин// Сб.науч.тр. Коломна - 2003 - С. 179-182.

77. Нурманбетов, Т.Т. Динамика роста активных корней яблони в зависимости от сорта и подвоя [Текст]/ Т.Т. Нурманбетов// К.: изд. с.-х. науки - 1977 - С. 49.

78. Керимов, Т.Д. Динамика роста активных корней яблони на вегетативно размножаемых подвоев [Текст]/ Т.Д. Керимов// Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии - 1983 - №9 - С. 52.

79. Трунов, А.И. Формирование активной части корневой системы у плодовых и ягодных культур [Текст]/ А.И. Трунов// Мичуринск: Научные основы устойчивого садоводства в России - 1999 - С. 96.

80. Куян, В.Г. Развитие активной части корневой системы яблони и ее архитектоника в различных типах садов на дерново-подзолистых почвах [Текст]/

B.Г. Куян// Краснодар: Труды Кубанского СХИ- 1988.

81. Водяницкий, В.И. Корневая система яблони при различных способах полива [Текст]/ В.И. Водяницкий// Садоводство и виноградарство - 1998 - №3 -

C. 4.

82. Безолюк, Б.В. Архитектоника корневой системы яблони в зависимости от режима капельного орошения [Текст]/ Б.В. Безолюк// Садоводство, виноградарство и виноделие Молдовы - 1999 - т.2 - С. 20.

83. Голованов, А.К. Математическое описание корневой системы яблони [Текст]/ А.К. Голованов// Вестник московского университета - 1994 - сер. 17 - № 1 - С. 13.

84. Ещин, A.B. Внутрипочвенное внесение минеральных удобрений в многолетних насаждениях [Текст]/ A.B. Ещин// Авт. дисс. на соискание уч. Ст. к.т.н. Москва - 2006 - 25 с.

85. Чугаев, P.P. Гидравлика [Текст] / P.P. Чугаев // JL: Энергия - 1975 - 600 с.

86. Шенк X. Теория инженерного эксперимента [Текст] / X. Шенк // М.: Мир -1972 - 380 с.

87. Ландсберг, Г.С. Элементарный учебник физики [Текст] / Г.С. Ландсберг // М.: Наука- 1966-575 с.

88. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев // М.: Наука - 1967 - 607 с.

89. Заявка на изобретение № 2011127936.

90. Секундомер СОСпр - 26-2-010, Агат 42608. Паспорт

91. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов [Текст] / A.A. Спиридонов // М.: Машиностроение -1981 - 183 с.

92. Хайлис, Г.А. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных [Текст] / Г.А. Хайлис, М.М. Ковалев // М.: Колос - 1994 - 224с.

93. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испыаний. [Текст] /Национальный стандарт РФ// М.: Стандартинформ - 2009 - 46с.

94. Твердохлебов С.А. Влияние характера истечения воды по распределителю в зависимости от угла наклона и скорости истечения / С.А. Твердохлебов, A.A. Цымбал, Н.Г. Кожевникова, О.В. Ракушина, ,и др. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615010 - 2011.

95. Твердохлебов С.А. Определение зависимости характера истечения от угла наклона и скорости движения воды по распределиюте / С.А. Твердохлебов, A.A. Цымбал, Н.Г. Кожевникова, О.В. Ракушина и др. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011614733 - 2011.

96. Драгайцев, В.И. Методика экономической оценки технологий и машин в сельском хозяйстве [Текст] / В.И. Драгайцев, Н.М. Морозов // М.: изд. ВНИИЭСХ-2010- 146 с.

97. Водянников, В.Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК [Текст] / В.Т. Водянников // М.: КолосС - 2008 - 263 с.