МОНОГРАФИЯ (Высочкиной)

ФГОУ ВО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛИВА
Монография
Ставрополь, 2021
УДК 631.674.1
ББК 40.623.51
Автор: Л.И. Высочкина
Рецензент
кандидат технических наук,
доцент кафедры «Машины и технологии АПК»
О.И. Детистова
Технологии и технические средства для подготовки и проведения поверхностного полива. Моногр. / Л.И. Высочкина. - Ставрополь, 2021. – 188 с.
Монография посвящена проблеме механизации поверхностного
полива и путям ее решения. В ней обобщены и систематизированы
материалы по существующим видам орошения, представленным в
нормативно-справочных материалах, представлены данные о состоянии орошения в целом в России и задачами, поставленными Правительством на ближайшие годы, рассмотрены вопросы организации
поверхностного полива и представлены средства механизации, в том
числе, разработанные автором. Для преподавателей и студентов учебных заведений, инженерно-технических работников АПК.
УДК 631.674.1
ББК 40.623.51
Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства Ставропольского государственного аграрного университета (протокол № 2 от 04.10.2021)
© ФГБОУ ВО Ставропольский государственный
аграрный университет, 2021.
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . .
5
I АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И
ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРОШЕНИЯ В РФ . . . . . .
8
1.1 Основные проблемы орошаемого земледелия России . . . . . .
8
Способы орошения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
11
1.3 Анализ технических средств орошения в РФ. . . . . . . . . . . . .
17
1.2
II ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РАБОТ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
36
Требования, предъявляемые к планировке поверхности
орошаемого поля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
36
2.2
Способы производства планировочных работ. . . . . . . . . .
51
2.3
Характеристика планировщиков и выравнивателей. . .. . . .
55
2.4
Кинематика движения планировочных агрегатов. . . . . . . .
72
2.5
Определение объема планировочных работ. . . . . . .. .. . . .
73
III ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛИВА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
3.1 Выбор технологии подготовки и проведения полива. . . . . . .
78
Нарезка внутрихозяйственной поливной сети. . . . . . .. .. .
81
3.3 Теоретическое обоснование технологии нарезки водоудеживающих валиков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ..
3.4 Технология формирования поливных полос . . . . . . . . . . .. .
87
92
3.5 Теоретическое обоснование процесса полива по полосам. . .
103
3.2
3.6 Улучшенная техника полива напуском по зарегулированным полосам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
130
3.7 Особенности полива по полосам в ночное время. . . . . . . . . ..
130
IV ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИВА ПО БОРОЗДАМ . . . . . . . . . . . . . .
132
3
4.1 Элементы техники полива по бороздам . . . . . . . . . . . . . . . .
132
4.2 Анализ способов формирования поливных борозд . .. . . . . .
146
4.3 Анализ машин, предназначенных для формирования поливных борозд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .
4.4 Средства механизации полива по полосам и бороздам . . . . .
150
156
V ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Экономический расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
176
5.2 Энергетический анализ орошения .. . .. . . . .. . . . .. . . .. . . . .. .
179
ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
182
4
176
ВВЕДЕНИЕ
Сельскохозяйственная мелиорация является инструментом повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а в определенных случаях – основным условием их возделывания. На «Международном саммите на высшем уровне по продовольственной и водной
безопасности» (1996 г.) было заявлено: «Безопасность и стабильность
в запасах продовольствия в следующем столетии будут близко связаны с успехами в водном контроле. Контроль за влажностью на уровне
корневой системы растений позволяет получать стабильно высокие
урожаи вне зависимости от выпавших осадков» [1].
Одной из ключевых проблем в орошаемом земледелии с точки
зрения ресурсосбережения является рациональное размещение способов орошения, оросительных систем и поливной техники в соответствии с природно-хозяйственными условиями различных регионов [2;
3]. Применение тех или иных способов орошения и технологий полива должно осуществляться с учетом конкретных природнохозяйственных условий региона и наличием водных и земельных ресурсов, необходимых для сохранения и повышения плодородия земель. Для проведения полива необходимо учитывать потребности
культур в воде в фазе развития с учетом агротехники; не допускать
заболачивания, засоления и эрозии почвы [4; 5].
Профессор А.Н. Костяков ещё в 60-е годы прошлого столетия
выделил следующие принципы правильного использования орошаемых земель и воды при поверхностных поливах: поддержание необходимого водного режима; создание в почве нужной влажности, равномерно распределенной по всему полю; обеспечение высокой производительности труда; механизация и автоматизация процесса орошения; осуществление требуемого поливного режима с минимальными
затратами оросительной воды.
Одним из самых распространенных и низкозатратных способов
полива остается поверхностный полив. Однако, как ранее, так и сейчас отмечаются многие недостатки существующей практики применения поверхностных способов орошения, в частности, применение
полива «диким напуском», ведущее к засолению и заболачиванию земель; недостаточная механизация работ по разделке поверхности
почвы под орошение; как правило, большие поливные нормы; малое
число поливов; низкий уровень агротехники. Существует вполне
обоснованное мнение, что широкое внедрение поверхностного полива
в настоящее время сдерживается, прежде всего, отсутствием надлежащих средств механизации.
5
Потери воды при поливе по полосам обусловлены тем, что полив ведется без соблюдения оптимальных технологий, когда время
полива, длина полосы и расход в воды в полосу назначаются производно, базируясь на интуицию поливальщика. Вопросам оптимизации
полива всегда уделялось много внимания. Однако до сих пор все оптимизационные задачи решались с использованием целого ряда эмпирических формул и, в основном, численными методами с привлечением вычислительных машин. Поэтому они не дают достаточно обоснованных результатов и выдаются в виде рекомендаций по выбору элементов поверхностного полива в увязке с водопроницаемостью почв
и уклонами. Однако выдержать рекомендуемые параметры в силу целого ряда объективных причин не удается.
Основное внимание уделяется повышению производительности,
КПД использования воды, снижению затрат, проведению качественного орошения [6]. При выполнении этих требований необходимо
учесть многообразие факторов, влияющих на выбор техники и технологии проведения орошения [7; 8].
Орошаемые участки отличаются как степенью выравненности,
уклонами, водообеспеченностью, так и выращиваемыми на них сельскохозяйственными культурами. Как известно КПД полива значительно возрастает ввиду ликвидации сброса, значительного снижения
потерь на глубинную фильтрацию в начале борозды и некоторого
снижения потерь на испарение в процессе полива.
Мелиорируемые земли, как правило, имеют неровный рельеф,
что приводит к неодинаковому увлажнению почвы, ухудшению ее
водно-физических свойств и снижению урожайности. На полях с невыровненной поверхностью семена заделываются в почву на разную
глубину, поэтому всходы появляются недружно и бывают изреженные. При поливе любым способом во впадинах растения гибнут от
вымокания, а на возвышениях - от засухи. Прямые потери урожая изза микронеровностей составляют 20...25 %, а на орошаемых участках
- еще больше. Неровности затрудняют работу машин и снижают их
производительность. Вот почему на мелиорируемых землях поверхность почвы планируют и выравнивают. На старопахотных землях
также широко применяют выравнивание. При всех способах полива
для равномерного распределения воды по участку важное значение
имеют тщательное выравнивание и планировка поверхности орошаемых земель, а проведение полива по полосам и бороздам без предварительного выравнивания и планировки совсем невозможно.
Разработанные в последнее время технологии, технические
средства и решения частично позволяют устранить недостатки тради6
ционного поверхностного полива, препятствующие его развитию в
РФ. В первую очередь к ним относится разработанная высокоточная
(± 3 см) планировка поверхности поля, новые способы формирования
поливных борозд, а также обоснование технологии и режимов орошения, обеспечивающих равномерное увлажнение по длине борозды
(полосы). Однако механизация всех технологических операций при
проведении поверхностных поливов за последние годы не превышала
5-ти процентный и данный вид полива оставался наиболее трудоемким, малопроизводительным с использованием ручного труда способом орошения.
В связи с вышеизложенным актуальными являются разработки,
связанные с совершенствованием технологий и технических средств
для подготовки и проведения полива по полосам и бороздам, чему и
посвящена настоящая работа.
7
I АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРОШЕНИЯ В РФ
1.1 Основные проблемы орошаемого земледелия России
Российская Федерация занимает третье место в мире (после
США и Индии) по площади пашни – 130 млн, га и имеет 0,82 га на
душу населения (при среднемировом показателе 0,23 га), но не входит
в группу лидирующих стран по объему производства сельскохозяйственной продукции.
Россия относится к категориям стран с низкой эффективностью
сельскохозяйственных угодий. Используя 9% всей имеющейся в мире
площади пашни, доля России в производстве продуктов питания
остается очень низкой. Так, производство молока составляет не более
5% мирового объема, зерна – 3, мяса – 2%.
Производство зерна, как одного из основных показателей при
оценке продовольственной безопасности, характеризуется большой
изменчивостью по годам. Кроме этого, сложная ситуация складывается в обеспечении населения отечественной продукцией животного
происхождения. Образующийся дефицит продовольствия обусловливает высокую (до 40-50%) долю импорта продуктов питания, которая
оценивается свыше 30млрд долларов США.
Добиться достаточного и стабильного производства зерна, кормов и другой продукции сельского хозяйства для обеспечения продовольственной безопасности России в условиях, когда 80% пашни
находится в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения, возможно только при увеличении орошаемых сельхозугодий и их эффективном использовании.
Орошение улучшает экологическую ситуацию, активизирует
жизненные процессы в биоценозе, благоприятно влияет на агроландшафт [9; 10]. Орошение способствует размножению дождевых червей
и нормализации микробиологических процессов [11]. Кроме того,
улучшается сбалансированность теплового режима почвы, повышается влажность приземного слоя воздуха, что положительно влияет на
качество сельскохозяйственной продукции [12]. Потребность в орошении существенна, если учитывать многофакторность развития
культур, периоды роста при дефиците доступной почвенной влаги,
орошение позволит получать более устойчивые высокие урожаи.
В настоящее время в мире 40 % продовольствия производится
на орошаемых землях, которые составляют 17 % всех сельскохозяйственных земель (дальнейшее их увеличение ограничивает недоста8
ток ресурсов и воды). В Российской Федерации имеется 9,47 млн га
мелиорированных земель, в том числе 4,69 млн га орошаемых и 4,78
млн. га осушенных земель. В сельскохозяйственном производстве для
выращивания сельскохозяйственных культур используется 7,08 млн.
га мелиорированных земель (75 % к наличию), в том числе 3,89 млн
га орошаемых и 3,19 млн га осушенных земель. На мелиорированных
землях, занимающих 8 % от площади пашни, производится до 70 %
овощной, бахчевой продукции и картофеля, весь рис, около 20 %
кормов для животноводства и другая продукция [13]
В соответствии с концепцией мелиорации сельскохозяйственных земель в России площадь таких угодий должна составлять порядка 10млн. га
Однако за последние 20 лет площадь орошаемых земель уменьшилась в два раза и составляет 180,9 тыс. га, парк дождевальной техники сократился в 8,5 раз.
В ведении Минсельхоза России находится 18,4 тысячи гидротехнических сооружений. В их числе сооружения 232 водохранилищ,
более 2 тысяч регулирующих гидроузлов, 42,3 тысячи км водоподводящих и сбросных каналов, 3,4 тысячи км защитных дамб и другие
объекты. За 2018 год Управлением Россельхознадзора в области осуществления государственного земельного надзора на территории Российской Федерации обследовано 9,8 млн. га земель сельскохозяйственного назначения, выявлено 935 нарушений на площади 1,3 тыс.
га, связанных с нарушением правил эксплуатации мелиоративных систем или отдельно расположенных гидротехнических сооружений и
повреждением мелиоративных систем [13].
Оросительные системы в стране в значительной степени пришли
в изношенное состояние: парк дождевальной техники сократился в
3…3,5 раза; из оставшихся машин выработали свой ресурс 60…75%;
закрытая сеть, обслуживающая дождевальные машины, требует замены на 35…50%; переведены в неорошаемые около 2 млн. га орошаемых земель [14].
Отличительной особенностью оросительной системы является
большой разброс срока службы отдельных ее элементов. Так срок
службы гибких трубопроводов из мелиоративной ткани составляет 4
года, поливные железобетонные лотки - 25 лет, стальные трубопроводы - 40 лет, магистральные оросительные каналы - 100 лет [15]. Процесс эксплуатации лотков и закрытых трубопроводов можно рассматривать как поток случайных событий - отказов, которые определяются последовательностью промежутков времени нормальной работы
системы между отказами [16].
9
Среди отказов оросительной сети различают устранимые (появление течи в лотках, гидрантах, муфтах), когда изделия подлежат восстановлению путем ремонта и неустранимые (полное разрушение
лотка, линейной части трубопровода), когда изделие изымается из
эксплуатации. Очевидно, что при одних режимах процесс старения
будет проходить быстрее, при других медленнее [17].
Насосы, применяемые для мелиоративных целей, часто выходят
из строя из-за абразивного, кавитационного износа деталей, коррозии,
поломки деталей, от которых зависит работоспособность насоса [15].
К таким деталям относятся: рабочее колесо, торцовое уплотнение,
подшипники, внутренняя часть корпуса насоса. Абразивный износ
происходит под воздействием взвешенных в воде наносов, разрушение при абразивном износе является следствием соударений транспортируемых потоком частиц наносов с поверхностью деталей. Интенсивность этих разрушений зависит от энергии (массы и скорости),
вида, твердости, размера и формы транспортируемых потоком частиц.
В результате абразивного износа и кавитационной эрозии ухудшаются энергетические характеристики насосов, снижается напор, производительность и КПД. Изношенный насос не может обеспечивать необходимый напор и производительность для группового использования дождевальных машин [18].
Так, например, в Ставропольском крае действующее оборудование 22 насосных станций имеет сроки установки с 1973 г. по 2008 г.
Из 22-х насосных станций 19 имеют 100% износа насосно-силового
оборудования. В Карачаево-Черкесской Республике 13 насосных
станций 1975-1989 гг. ввода в эксплуатацию со степенью износа 80100% [14].
Из общей площади орошаемых земель хорошее почвенномелиоративное состояние имеют 126,85 тыс. га; удовлетворительное –
26,68 тыс. га; неудовлетворительное – 27,40 тыс. га. Орошаемые земли на площади 19,53 тыс. га имеют различную степень природного и
вторичного засоления, а солонцовые почвы занимают 43,38 тыс. га.
На площади свыше 80,3 тыс. га орошаемых земель грунтовые воды
характеризуются минерализацией от 1,0 до 3,0 и более г/дм3. Износ
основных фондов гидромелиоративного комплекса области в настоящее время составляет 80%. Из-за неисправности оросительной сети,
насосно-силового оборудования, дождевальной техники поливы сельскохозяйственных культур осуществляются только на 20-30% существующей мелиорированной площади. Площадь земель, на которых
применяется поверхностное орошение, сократилась в два раза – с
13,38 до 6,85 тыс. га, а орошаемых с использованием техники, увели10
чилась с 20,44 до 27,36 тыс. га, в том числе с применением систем капельного орошения сельскохозяйственных культур – с 2,89 до 12,11
тыс. га [19].
На начало 2019 года, мелиоративный фонд Российской Федерации составил площадь 9,46 млн. гектаров [9,10], включая: - площади
орошаемых земель составляют 4,68 млн. гектаров, из которых в сельскохозяйственном производстве фактически использовалось 3,89 млн.
гектаров; - площади осушаемых земель составляют 4,78 млн. гектаров, в сельскохозяйственном обороте использовано 3,20 млн. гектаров.
Государственные мелиоративные системы, обеспечивают подачу воды на орошение, по магистральной и межхозяйственной сети,
для проведения поливов на внутрихозяйственных оросительных системах, площадью около 1,41 млн. гектаров. Структура орошаемых
площадей, политых за счет подачи воды Государственными гидромелиоративными системами, имеет следующие показатели, всего площадь орошения - 1412,0 тыс. гектаров (100%), в том числе: зерновые
культуры - 233,0 тыс. гектаров (16,5%); рис – 185,0 тыс. гектаров
(13,0%); овощи – 227,0 тыс. гектаров (16,5%); кормовые культуры –
487,0 тыс. гектаров (34,5%): прочие культуры – 278,0 тыс. гектаров
(19,50%).
Государственная подпрограмма «Развитие мелиорации земель
сельскохозяйственного назначения России» предусматривает поддержку сельхозпроизводителей, которые реконструируют и строят
новые мелиоративные системы.
Эффективность решения задачи инновационного развития мелиоративного комплекса во многом зависит от технического уровня
машин и оборудования в настоящее время и возможностей в будущем.
1.2 Способы орошения
На выбор вида орошения и способа полива влияют: природные
условия, хозяйственные условия, система земледелия [8; 9].
Дождевание заключается в подаче воды на поверхность почвы и
растения в виде капель искусственного дождя, создаваемого специальными дождевальными устройствами. Водяная струя превращается
в капли с помощью дождевальных насадок и аппаратов за счет создаваемого насосами напора воды. Качество дождя характеризуется интенсивностью, размером капель и равномерностью распределения по
полю.
11
При поливе дождеванием интенсивность дождя не должна превышать скорость впитывания воды в почву: на тяжелых почвах 0,06-0,15; средних - 0,15-0,25 и легких - 0,25-0,45 мм/мин.
К достоинствам дождевания относят: высокую степень механизации полива, возможность выдачи небольших норм и более точного
регулирования глубины промачивания, что позволяет орошать просадочные грунты, сильноводопроницаемые маломощные почвы, подстилаемые галечником при близком (до 1 м) стоянии пресных грунтовых вод. Поливы можно проводить при сложном микрорельефе.
Орошение дождеванием применяют главным образом в степной
зоне, а также на осушаемых землях гумидной зоны, когда можно
ограничиться поливными нормами менее 500 м3/га и оросительными менее 3000 м3/га. Высока температура и скорость ветра более 5-6 м/с
ограничивает применение дождевания из-за больших потерь на испарение и унос ветром. В практике дождевания применяют различные
дождевальные агрегаты (ДА) и машины (ДМ) - передвижные, полустационарные и стационарные. Дождевальные системы и установки
выбирают на основе технико-экономического анализа, учитывающего
состав культур, особенности рельефа, почвенного покрова, геологических и других условий.
Наиболее распространены полустационарные системы дождевания, как наиболее экономичные. К этому типу установок относятся
широкозахватные дождевальные агрегаты фронтального действия
(типа «Волжанка», «Днепр», «Кубань») и кругового («Фрегат»). Передвижные системы дождевания характеризуются тем, что насосная
станция, трубопроводы, дождевальные аппараты перемещаются по
орошаемой территории (типа ДДА-100МА). На стационарных системах дождевания используются аппараты типа «Роса», КИ-50.
Дождевальные машины, снабженные среднеструйными аппаратами и насадками (типа «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Кубань»),
имеют сравнительно низкую интенсивность дождя, но высокую энергоемкость выполняемого процесса (0,4…1,1 кВт/л/с).
Опыт применения ДМ “Фрегат” показывает, что интенсивность
дождя по длине трубопровода изменяется в пределах 0,2...1,0 мм/мин.
Неравномерность полива приводит к стоку до 30...40%, поданной на
полив воды при норме 400...500 м3/га [11; 12]. Отрицательной стороной этой машины кругового действия является также недополив углов [13].
Короткоструйные низконапорные дождевальные насадки, применяемые на дождевальных машинах типа ДДА-100МА, отличаются
от среднеструйных аппаратов большим удельным расходом воды и
12
высокой интенсивностью дождя. Потери дождя на испарение в воздухе и снос ветром нередко составляют 10-15%, а величина стока в связи с высокой интенсивностью дождя достигает 40% и выше [17].
Поверхностный способ полива подразделяется на полив по полосам, полив по бороздам, сплошное затопление и выборочное затопление.
Полив по бороздам применяют для пропашных культур, садов,
виноградников, ягодников. Иногда поливают культуры сплошного сева. Для полива используют мелкие (8-16 см) и глубокие (16-22 см) борозды, а также борозды-щели. Длина поливных борозд изменяется от
50 до 500 м и зависит от водопроницаемости почвы, уклона поливного участка и удельного расхода воды в борозду. Обычно полив по бороздам применяют на почвах со средней и слабой водопроницаемостью. Наиболее приемлемы уклоны поливного участка от 0,0012 до
0,01 [8; 9].
При бороздковом способе полива наиболее рациональным является дискретный (цикличный) способ подачи воды [18; 19; 20; 21]. В
этом случае ее подают из поливных трубопроводов в борозды с циклами, обеспечивающими равномерное увлажнение почвы по всей
длине борозды, что позволяет увеличить равномерность полива по
длине борозды, сократить расходы воды на 40-50%, сократить время
проведения полива в 3 раза, увеличить КПД в среднем до 0,9-0,95.
Другим способом полива, обеспечивающим экономию воды, является
бороздковый полив через рядок [21]. Многочисленные полевые исследования показали, что при этом способе полива не выявлено значительных различий в урожайности культур, зато сокращен расход
воды наполовину по сравнению с поливом каждой полосы.
На малых уклонах (менее 0,005) на почвах с плохой водопроницаемостью применяют полив по тупым затопляемым бороздам. Глубина борозд 20-25 см, ширина по верху 40-45 см [22]. Приблизительно 30-40% воды поглощается почвой при ее движении и 70-80% после
заполнения борозды.
Полив по полосам осуществляется на площадях со спокойным
рельефом и однородным продольным уклоном от 0,002 до 0,01. Поперечные уклоны не должны быть более 0,005-0,003. На полях со значительным поперечным уклоном поливают по узким полосам шириной
3,6-7,2 м, с небольшим поперечным уклоном по широким полосам 2030 м. Длина полос в зависимости от уклона и водопроницаемости изменяется в диапазоне 50-500 м. Полосы нарезают перед посевом или
одновременно с его проведением специальными полосообразователями, валикоделателями, риджерами. Высота валиков 15-30 см. Удель13
ный расход воды на 1 м ширины полосы изменяется от 2 до 12 л/с.
Чтобы избежать эрозии почвы скорость движения воды по полосе не
должна быть более 0,1-0,2 м/с.
Существует система орошения по широким и длинным полосам
[29]. Главным элементом системы являются безуклонные ложбины
глубиной 10-15 см, нарезаемые поперек полос через 40-60 м и предназначенные для перераспределения воды в процессе ее движения по
полосе с целью более равномерного увлажнения почвы.
В КНР получил широкое распространение способ полива по
пластмассовой пленке (ППП) [30]. Так, в 1990г. в КНР площадь применения ППП составила 33,3 тыс.га, в 1996 - 353 тыс.га (из 50 млн.га).
Широкое распространение в Казахстане, Поволжье, в Степных
районах Западной и Восточной Сибири получило лиманное орошение.
Система лиманного орошения предназначена для затопления
площади лимана водами весеннего половодья. Естественные лиманы
представляют собой понижения, затопляемые стоком талых вод в период весеннего снеготаяния без вмешательства человека. Искусственные лиманы создаются различными способами в зависимости от рельефа местности системой земляных оградительных валов или плотин. Существует много разновидностей лиманов - лиманы одноярусные и многоярусные, лиманы мелководные (15...40 см), среднего
наполнения (40...70 см), глубоководные (более 70см). Выбор типа лиманного орошения зависит от природно-климатических условий
местности. Так как лиманное орошение, которое, по сути, относится к
поверхностному орошению, является нерегулярным видом орошения
(по размерам и времени затопления), то мы не будем более подробно
останавливаться на его рассмотрении.
Полив затоплением применяется главным образом для орошения риса и промывки засоленных почв [31]. Полив затоплением производится по чекам, огражденным со всех сторон валиками. Промывку засоленных почв проводят по чекам, огражденным валиками высотой 0,4-0,6 м и размером 20х20, 50х50, без перепуска воды из чеков и
без сброса. Промывают почву на фоне систематического постоянного
и временного горизонтального дренажа.
Полив риса осуществляют по чекам размером от 0,2-1,0 до 20 га
[32]. Чеки располагают на спланированных безуклонных площадках и
ограждают поперечными и продольными валиками. Современные рисовые системы состоят из карт или карт-чеков различной конструкции. Картой является несколько цепочек чеков по 4-8 штук. Глубину
затопления поддерживают в пределах 5-35 см.
14
Рисунок 1 – Схема расположения оросительных и водоотводных
каналов на поле рисового севооборота: а – план севооборотного поля,
разбитого на чеки; б – план севооборотного поля, разделенного на
карты широкого фронта затопления и сброса; I-I …VIII-VIII –разрезы;
1 – оросительный канал; 2 – водоотводный канал; 3 – дорога; 4 – лесополоса; 5 – водовыпуск в участковый распределитель с переездом;
6 – водовыпуск из картового оросителя в ороситель-сброс с переездом; 7 – водовыпуск из картового оросителя в чек; 8 – водовыпуск из
чека; водовыпуск из оросителя-сброса в коллектор с переездом; 10 –
труба-переезд.
В предгорной орошаемой зоне на крутых склонах (уклон более
0,2) нормальные условия для возделывания сельскохозяйственных
культур создаются только при их террасировании [33]. На террасах
выращивают преимущественно садовые культуры и виноградники.
Для механизации поверхностного полива используют специальные технические средства - поливные трубки-сифоны, гибкие и жесткие переносные и стационарные поливные трубопроводы, автомати15
зированные лотки, передвижные поливные агрегаты, поливные лотки,
передвижные сифонные агрегаты [34, 35, 36].
Достоинствами поверхностного полива считают незначительные
капитальные вложения в строительство, простота организации поливов, низкие энергозатраты, возможность выдачи больших поливных
норм и создание промывочного режима орошения, высокая эффективность, особенно в острозасушливых регионах и на тяжелых почвах.
Эффективность поверхностного орошения в значительной мере
зависит от качества выравненности орошаемой площади. Как отмечал
академик А.Н.Костяков [1], полив не выровненных полей продолжается дольше и на него затрачивается больше труда, количество расходуемой воды увеличивается, урожай получается весьма пестрый, даже
в пределах одного поливного участка, вследствие посушек и вымочек,
которые могут составлять от 10 до 40% площади орошаемого участка.
Внутрипочвенное орошение осуществляют подачей оросительной воды по трубчатым или кротовым увлажнителям, проложенным
на глубине 40-50 см ниже поверхности почвы. Расстояние между
увлажнителями может изменяться от 0,9 до 1,5 м в зависимости от
капиллярных свойств почвы, вида увлажнения и напора в нем.
Основными достоинствами внутрипочвенного орошения по
сравнению с дождеванием и поверхностным орошением является
возможность поддержания влажности активного слоя почвы на
уровне капиллярной влагоемкости. При этом не нарушается структура почвы, не образуется корка на поверхности почвы, резко уменьшается испарение с поверхности почвы, уменьшается величина оросительной нормы и коэффициент водопотребления. Недостатками внутрипочвенного орошения являются - высокая стоимость строительства
и потребность в полиэтиленовых трубках, невозможность использования на легких, просадочных и засоленных почвах, недостаточное
увлажнение верхнего слоя почвы, большие потери воды на фильтрацию.
Капельное орошение - сравнительно новый перспективный локальный способ орошения сельскохозяйственных культур. Это низконапорная закрытая стационарная оросительная система. Вода под
напором 5-20 м водяного столба подается по системе распределительных трубопроводов с установленными на них капельницами. Вода через капельницы безнапорно по каплям поступает на поверхность
почвы в зону распространения основной массы корней каждого в отдельности растения. Расход воды капельницами должен соответствовать впитывающей способности почвы и равен 4-12 л/ч.
16
К преимуществам капельного орошения следует отнести низкие
энергозатраты, возможность полной автоматизации полива и внесения удобрений и микроэлементов с поливной водой, простоту эксплуатации и ремонта, обеспечивающих экономию труда и охрану окружающей среды от загрязнения.
К недостаткам системы капельного орошения относят высокую
стоимость строительства [35] и большой расход пластмассовых трубопроводов, возможность закупорки трубопроводов и капельниц механическими примесями, химическими соединениями и водорослями,
что требует тщательной подготовки воды для орошения, необходимой
перестройки системы при смене культуры, невозможности регулирования микроклимата.
Анализируя существующие в настоящее время способы и технику полива, не трудно прийти к выводу, что ни один из них не может
быть рекомендован в качестве наивыгоднейшего в любых природноклиматических и хозяйственных условиях. Каждому конкретному сочетанию условий соответствует свой рекомендуемый способ полива,
обеспечивающий максимальное производство продукции при
наименьших затратах средств и труда.
Орошение и эксплуатация орошаемых земель требуют значительных капитальных и единовременных затрат труда и материальных средств. Затраченные средства должны окупаться, как правило, в
короткие сроки за счет увеличения урожая. Поэтому главным критерием эффективного использования орошаемых земель является получение дополнительной продукции за счет увеличения урожайности
сельскохозяйственных культур. Орошение как вид мелиорации, преобразуя водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы, создает более благоприятные условия для жизнедеятельности растений и обеспечивает на этой основе увеличение их урожайности.
1.3 Анализ технических средств орошения в РФ
Технический уровень продукции – система показателей, характеризующих качественные свойства изделия и их соответствие лучшим
мировым образцам. Технический уровень продукции – это мера использования достижений технического прогресса для удовлетворения
конкретных потребностей, степень технического совершенства продукции, новизны и прогрессивности конструктивно-технологических
решений.
Технический уровень продукции в определенной степени можно
рассматривать как характеристику спроса, сроков разработки и об17
новления выпускаемой техники или используемой технологии. Технический уровень продукции является комплексной интегральной характеристикой, включающей такой компонент, как качество продукции, который, представляя собой динамическую характеристику, позволяет учитывать тенденции развития техники в перспективе. Совокупность показателей, образующих технический уровень продукции,
кроме группы специальных показателей, определяемых характером
изделия, содержит, прежде всего, критерии эффективности технической системы и потребительские качества.
Технический уровень продукции – относительный показатель,
определяемый на основе сравнения с показателями базового образца
(реального или гипотетического), являющегося материализацией соответствующего уровня развития.
Поливная техника занимает важное место в системе машин для
мелиорации. Все машины для полива можно разделить на три группы:
для поверхностного полива; для подпочвенного полива; для полива
дождеванием (дождевальные машины).
Структура орошаемых площадей в Российской Федерации, по
технике полива, следующая [20]:
- дождевальная техника, всего 8367 единиц, обеспечивает полив
на площади 540,0 тыс. гектаров, в том числе: широкозахватные дождевальные машины - 6592 единицы, обеспечивают полив площади не
менее 400,0 тыс. гектаров; шланговые барабанные дождевальные машины в количестве 1088 единиц обеспечивают полив площади не менее 20,0 тыс. гектаров; стационарные дождевальные системы при
наличии 194 единицы, обеспечивают полив до 10,0 тыс. гектаров;
дождевальные машины ДДА-100, ДДН-70:100, при наличии 853 единиц, обеспечивают полив на площади 80,0 тыс. гектаров; дождевальные установки, на базе разборных трубопроводов, при наличии 763
единиц, обеспечивают полив около 40,0 тыс. гектаров; - системы
микро-орошения (капельный полив), при наличии 3198 комплектов,
обеспечивают полив до 100,0 тыс. гектаров;
- поверхностный полив, всего на площади 770,0 тыс. гектаров, в
том числе системы орошения риса около 185,0 тыс. гектаров.
В связи с тем, что при реконструкции гидромелиоративных систем приобретается только импортная техника, то значительные суммы бюджетных финансовых средств выводятся за рубеж, в том числе
и налоговые платежи, способствуя созданию рабочих мест в зарубежной экономике и социально-экономическому развитию зарубежных
стран, в ущерб социально-экономическому развитию Российской Федерации. Фактически, за последние три года, на начало 2020 года по
18
широкозахватным дождевальным машинам в разрезе среднегодовых
поставок Российские производители увеличили долю участия от 0 до
10%, а по шланговым барабанным дождевальным машинам от 0% до
40% от объемов поставок зарубежной техники.
Таблица 1 - Наличие и структура парка оросительной техники в
Российской Федерации в 2019 году
№
Наименование техники
КоличеПлощадь
п/п
ство
орошения
техники
(тыс. га)
(единиц)
1
Всего оросительной техники по Российской Федерации (российские дождевальные машины+ импортные дождевальные машины + капельное орошение)
11 826
640,0
2
Российские дождевальные машины и
установки всего, в том числе по маркам:
5 177
345,0
3
4
5
6
7
ДМ «Фрегат»
ШДМ «Волжанка»
ШДМ «Днепр»
ШЭДМ «Кубань»
Дождевальные машины типа ДДА100М (устаревшие, разработка 1970 года, производство 1980-2000 годы)
2 772
550
18
113
634
190,0
30,0
2,0
10,0
60,0
8
ДДН-70, ДДН-100 (устаревшие, разработка 1970 года - производство 19802000 годы)
219
20,0
9
Прочие дождевальные машины и разборные трубопроводы
763
30,0
10
Дождевальные стационарные установки
с аппаратом ДД-30
108
3,0
11
Импортные машины и установки всего,
в том числе:
3 459
200,0
19
12
Широкозахватные многоопорные дождевальные машины
2 285
170,0
13
14
15
16
а) кругового действия
б) фронтального действия
Шланговые барабанные машины
Прочие дождевальные машины и установки
1992
321
1088
86
140,0
30,0
25,0
5,0
17
Системы капельного орошения
3 190
100,0
18
19
20
21
Насосные станции на орошаемых системах,
шт., всего, в том числе:
Стационарные
Передвижные
Поверхностный полив.
Системы поверхностного полива по бороздам и полосам.
Рисовые оросительные системы
3 358
1 729
1482
770,0
585,0
185,0
На сегодняшний день Российские производители готовы и способны полностью удовлетворить спрос на дождевальную технику,
стимулируемый за счет Государственной поддержки (субсидии) сельскохозяйственных товаропроизводителей в рамках Ведомственной
программы развития мелиорации на 2021-2025 годы. Однако, для развития отечественного производства требуется плановая загрузка производственных мощностей, а, следовательно, необходима Государственная поддержка в рамках Ведомственной программы, за счет
включения в Порядок выделения субсидии положения о том, что
«субсидия сельскохозяйственным товаропроизводителям предоставляется при вводе мелиорированных земель в эксплуатацию, только в
случае использования оросительной техники и оборудования отечественного производства. Государственная субсидия сельскохозяйственным производителям при использовании иностранной оросительной техники и оборудования выделяется только в случае отсутствия российских аналогов». Несмотря на то, что за 2014 -2019 годы
произошло обновление парка оросительной техники по ряду позиций,
однако из 6393 российских дождевальных машин, более 95% работают за нормативным сроком эксплуатации, и имеют пониженные технологические характеристики, в исправном состоянии находится не
более 50% широкозахватной дождевальной техники, поэтому около
20
80% внутрихозяйственных оросительных систем нуждаются в проведении работ по реконструкции и модернизации. Техника с истекшим
сроком службы составляет более 95% по широкозахватным дождевальным машинам отечественного производства, а по прочей технике
(быстро сборные трубопроводы) - 55%, по системам микро-орошения
(капельного орошения) -10%. Учитывая технологический уровень и
техническое состояние парка дождевальных машин и систем капельного орошения, а также результаты реализации Программы развития
мелиорации за 2014-2019 годы, для дальнейшего увеличения существующих площадей орошаемых земель, в ближайшие 5 лет в Российской Федерации потребуется полная замена и модернизация существующего отечественного парка дождевальной техники.
Машины для подпочвенного полива подводят воду обычно в
процессе рыхления междурядий растений. Для этого в рыхлительных
лапах устраивают водопроводящие каналы, через которые вода, как
правило, вместе с растворенными в ней минеральными удобрениями,
попадает на глубину рыхления почвы, оставляя ее поверхностные
слои сухими. По способу подвода воды такие машины подразделяют
на два типа: с проходным трубопроводом и с наматываемым трубопроводом. В первом случае полиэтиленовый трубопровод, снабженный пружинными водовыпускными клапанами, укладывают вдоль
пути машины и пропускают через водоприемное нажимное устройство, смонтированное на машине. В процессе движения машины
нажимное устройство открывает пружинные клапаны, и вода поступает сначала в бак, а затем через рабочие органы в корнеобитаемый
слой почвы. Во втором случае трубопровод, один конец которого
присоединен к гидранту, а другой – к приемной колонке машины,
наматывается на барабан с реверсивным приводом или сматывается с
него, в зависимости от направления движения.
Для подпочвенного полива деревьев и кустарников применяют
машины с рабочими органами в виде гидробуров.
Машины для полива дождеванием. Так как орошение стало
распространяться в зонах с недостаточным, средним и даже избыточным увлажнением, где оно служит как бы дополнением к естественным осадкам в засушливые периоды, все большее применение стали
находить дождевальные машины, позволяющие проводить полив с
малыми нормами. Путем частых поливов с небольшими поливными
нормами можно поддерживать влажность почвы, близкую к оптимальной, а, следовательно, создавать условия, более благоприятные
для роста и развития растений, и повышать их урожайность.
21
Всего, в наличии на начало 2019 года, в Российской Федерации
было около 11,86 тыс. дождевальных машин и оросительного оборудования, из которых российская дождевальная техника составляла
5170 единиц 11 (43,5%), в том числе:
- ДМ «Кубань» - 113 единиц (1,0%),
- ДМ «Фрегат» - 2772 единицы (23,3%),
- ДМ «Днепр» - 18 единиц (0,1%),
- ДМ «Волжанка» – 550 единиц (4,6%),
- ДДА - 100 МА – 634 единицы (5,3%),
- ДДН-70,100 – 219 единиц (1,8%),
- прочие дождевальные машины и установки и разборные
трубопроводы - 763 единицы (6,4%),
- системы стационарные с дождевальными аппаратами ДД30-108 единиц (1,0%).
Рисунок 2 - Двухконсульный дождевательный аппарат ДДА-100МА
Рисунок 3 - ДМУ «Фрегат»
22
Фактический, весь парк отечественных дождевальных машин и
установок эксплуатируется за пределами нормативного срока службы
и имеет 100% износ. Так как, серийное производство отечественной
дождевальной техники было прекращено в 2009 -2010 годах, а возобновилось только в 2016 году.
Рисунок 4 - ШДМ «Волжанка»
При возобновлении отечественного производства дождевальной
техники, за период 2016 - 2018 годов было поставлено сельскохозяйственным товаропроизводителям:
- МДМ «Фрегат» - 60 дождевальных машин,
- ШЭДМ типа «Кубань» - 25 единиц,
- ШЭДМ «Казанка» - 91 единица, ШБДМ - 174 единицы.
Рисунок 5 - Дождевальная машина «Кубань»
23
По широкозахватным дождевальным машинам обновление парка произошло на 176 единиц (при наличии 3435 ШДМ), или около 5%
от состава ШДМ отечественного производства. При этом, по дождевальным системам типа «Кубань» обновление произошло на 21,1%
(наличие 118 ШЭДМ «Кубань», поставки - 25 ШЭДМ «Кубань», коэффициент обновления техники-0,21), а по дождевальным система
типа «Фрегат», обновление произошло на 2,9% (поставки – 60 новых
МДМ «Фрегат» и модернизация 20 ДМ «Фрегат» при наличии 2772
ДМ «Фрегат», коэффициент обновления техники-0,029).
В состав «прочей техники» входят морально, и физически устаревшая техника производства 70-х годов, в том числе: дождевальные
шлейфы типа ШД, шланговые барабанные дождевальные машины
типа ПЗТ(«Сигма»), быстро сборные трубопроводы РТС, имеющие
100% износ.
По позиции «производство мобильных дождевальных систем» быстро разборные трубопроводы типа КИ-5, с среднеструйными дождевальными аппаратами, которые серийно производились и поставлялись ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2005-2015 годах в количестве 120
комплектов, в группе «Дождевальных установки и разборные трубопроводы» около 10% оборудования имеют износ менее 50%, а коэффициент обновления техники составил 0,15 [20].
Рисунок 6 - Трубопровод поливочный
Анализ введения в эксплуатацию мелиорированных земель и
поставок дождевальных машин за предыдущие годы (2016-2019 годы)
24
показывает, что в основном спрос на рынке удовлетворялся за счет
поставок импортной техники.
По экспертной оценке, импортной дождевальной техники, всего
за 2017-2019 годы было поставлено около 1300 широкозахватных
дождевальных машин и 300 шланговых барабанных дождевальных
машин, что в среднем за год составляет: не менее 400 широкозахватных электрифицированных дождевальных машин (ШЭДМ) и около
100 шланговых барабанных дождевальных машин (ШБДМ). На Российском рынке активно действуют и продвигают свою оросительную
технику иностранные производственные предприятия из США, ОАЭ,
Турции, Австрии, Германии и Италии, включая: Valley (США),
Zimmatik (США), Reinke (США), TL (США), RKD (Испания), Western
(ОАЭ), Lindsay (Турция), Bauer (Австрия), Beinlich (Германия), Ocmis,
RM, Nettuno, Idrofoglia, Irtec, Irrimec (все – Италия). Основные поставщики Италия -98,0% в том числе: IRRIMEC-25,6%; OCMIS16,7%; RM-22,2%; NETTUNO- 13,5%; IRTEC-11,5%.
Рисунок 7 - Фронтальные дождевальные машины Valley (США)
(с запиткой из открытого канала)
Производство
широкозахватных
дождевальных
машин
(ШЭДМ), отечественных за 2016-2019 годы составило всего: 176 единиц, или в среднем за год – 41 широкозахватная дождевальная машина:
«Казанский завод оросительной техники» - производство начато
в 2016 году, всего произведено к началу 2020 года - 91 ШДМ, в том
числе: 2017 год – 34 ШДМ, 2018 год – 37 ШДМ: 2019 год -20 ШДМ.
25
ООО «БСГ» - производство широкозахватных МДМ «Фрегат»
начато в 2016 году, всего произведено к 2020 году 60 МДМ «Фрегат»,
в том числе: 2016 год – 20 МДМ, 2017 год – 4 МДМ, 2018 год – 20
МДМ, 2019 год - 20 МДМ «Фрегат». Проведена модернизация устаревших моделей ДМ «Фрегат» (ДМ), имеющихся у сельскохозяйственных товаропроизводителей: 2017 год– 4 ДМ, 2018 год - 9 ДМ.
Производство широкозахватных дождевальных машин с электроприводом типа ШЭДМ «Кубань» начато в 2019 году, произведено
– 25 ШЭДМ «Кубань».
Производство шланговых барабанных дождевальных машины
(ШБДМ), всего за 2016-2019 годы составило 174 единиц, или в среднем за год около 40 ШБДМ.
ООО «Завод дождевальных машин», производство начато в 2015
году, всего за 2016-2019 годы произведено 120 ШБДМ «Харвест», в
том числе: 2016 год – 15 ШДМ, 2017 год – 21 ШБДМ, 2018 год – 22
ШБДМ, 2019 год - 62 ШБДМ.
ОАО «Промтрактор-Вагон», Концерн «Тракторные заводы» произведено ШБДМ «Ниагара» за 2016 год – 2017 год - 42 ШБДМ,
2018 год – 12 ШБДМ.
В наибольшей степени современному уровню развития техники
соответствуют шланговые барабанные дождевальные машины с гидроприводом, перемещающие дождевальный аппарат за счет наматывающегося на барабан шланга (ДМБ).
Так, из 700 ДМБ, имеющихся на оросительных системах, новых
машин насчитывается более 500 единиц. Это машины иностранного
производства, введенные в эксплуатацию в последние 5 лет, которые
находятся в хорошем техническом состоянии. Обслуживаемая ими
площадь составляет около 28 тыс. га (2,8%), и они, на сегодняшний
день, не играют важной роли в повышении уровня технического
обеспечения оросительных систем.
На Российском рынке активно действуют зарубежные фирмы,
Австрия, Германии, Израиля, Испании, Италии, США, Франция, Чехии, и др.
Зарубежные фирмы предлагают, в основном, технику третьего
поколения. Это широкозахватные дождевальные машины кругового и
фронтального действия с электроприводом на пневматическом ходу,
работающие в автоматическом режиме от закрытой сети, площадь
орошения 10…50 и до 400 га; шланговые барабанные дождевальные
машины со среднеструйными аппаратами или консольными тележками с низконапорными аппаратами, площадь обслуживания за сезон от
3 до 50 га; быстро-сборные трубопроводы, площадь обслуживания до
26
50 га. Предлагается широкий спектр дождевальных аппаратов, работающих при давлении от 0,3 до 0,5 МПа, низконапорных дождевальных насадок, запорно-регулирующей арматуры, специального оборудования для внесения удобрений с поливной водой, системы капельного орошения, компьютерные системы управления поливами.
Вся техника ориентирована на работу, главным образом, от закрытой оросительной сети, автоматизированный режим работы, многоцелевое использование, применение компьютерных систем контроля и управления, широкий диапазон модификаций, максимальный
учет конкретных условий применения.
Рисунок 8 - Общий вид дождевальной машины компании Otech
с забором воды из закрытой сети
По показателям производительности, энергоемкости, материалоемкости, трудозатрат, качеству полива однотипные отечественные
научно-технические разработки и зарубежные серийные дождевальные машины существенно не различаются.
Но главная проблема заключается в том, что серийно производимая отечественная техника по показателям качества технологического процесса, трудоемкости, энергоемкости, материалоемкости,
эксплуатационной надежности, оснащенности техническими средствами контроля и управления отстает от современных серийных зарубежных образцов техники.
К недостаткам зарубежных образцов можно отнести следующее:
- средняя стоимость на 30…40% выше отечественных аналогов,
27
- в процессе эксплуатации возможны проблемы с запасными
частями,
- отсутствует информация об агроэкологическом качестве
дождя,
- необходимость дополнительной оплаты информационноконсультационных услуг и сервисного обслуживания.
Системы капельного орошения. ОАО «Тубофлекс» (Углич):
Системы капельного орошения, комплектующие: капельная лента с
объемом производства до 200,0 млн. п.м., в год; старт-коннекторы для
капельной ленты – объем производства до 500,0 тыс. штук в год; ремонтные фитинги для капельной ленты – объем производства до 500,0
тыс. штук в год; напорно-всасывающие шланги для мелиоративной
техники – объем производства до 5,0 млн. п.м. в год. Серийное производство – поставки капельной ленты в 2016-2018 годах в регионы
России более 300,0 млн. п.м. (около 20% рынка).
Рисунок 9 – Система капельного орошения
ООО «ИНТЭКО» (Ростовская область, г. Новошахтинск). Системы капельного орошения, комплектующие: капельная лента с объемом производства до 420,0 млн. п.м; комплектующие: стартконнекторы, фитинги, миникраны, прокладки резиновые для систем
капельного орошения – 4,0 млн. штук по каждому виду оборудования
в год; соединительные арматура для Лайфлет более 300,0 тыс. едениц.
Серийное производство, объем выпущенной продукции составил
280,0 млн. п.м.
ЗАО «Новый век агротехнологий» (Липецкая область, г. Чаплыгин). Системы капельного орошения, комплектующие: капельная лен28
та с объемом производства до 300,0 млн. п.м. в год. Техническая и
технологическая документация имеются в полном объеме необходимом для ведения серийного производства. Производственная база
собственная. Серийное производство, объем выпущенной продукции
составил 280,0 млн. п.м.
Основная номенклатура технических средств и оборудования
для орошения земельных участков сельскохозяйственных товаропроизводителей, использующих орошаемые земли, предлагаемые на Российском рынке российскими и иностранными производителями:
- широкозахватные дождевальные машины кругового и фронтального действия с электроприводом на пневматическом ходу, работающие в автоматическом режиме от закрытой сети, площадь орошения за сезон от 10-50 и до 200 гектар;
- шланговые барабанные дождевальные машины со среднеструйными аппаратами или консольными тележками с низконапорными аппаратами, площадь обслуживания за сезон от 3 до 30 гектаров;
- переносные быстро сборные дождевальные трубопроводы из
алюминия или пластика, площадь обслуживания за сезон до 50 гектар;
-широкий спектр оборудования, включающий: дождевальные
аппараты, работающие при давлении от 0,3 до 0,5 МПа, низконапорные дождевальные насадки, работающие при давлении 0,1-0,2 Мпа,
запорно-регулирующую гидротехническую арматуру, регуляторы
напора и расхода, подкачивающие насосы и насосно-силовое оборудование, специальные устройства для внесения удобрений с поливной
водой, компьютерные системы и технические средства для автоматического управления поливами;
- для систем капельного орошения: капельные трубки и ленты с
компенсированными и некомпенсированными по давлению капельницами, комплекты соединительных фитингов, гибкие трубопроводы
Layflat (LFT) диаметром 2-4» с рабочим давлением на 4-9 атм., клапаны регулирующие и запорные, фильтры тонкой и грубой очистки,
различной производительности, узлы внесения удобрений, клапана
для выпуска воздуха, системы контроля и автоматизации процесса
полива, а так же запасные части и комплектующие элементы для монтажа оборудования;
- для систем микро-дождевания: широкий спектр микродождевателей, работающих при давлении от 0,15 до 0,35 МПа, низконапорных дождевальных насадок, работающих при давлении 0,1-0,2
МПа, стоек и держателей для насадок, запорно-регулирующей арма29
туры, регуляторов напора и подкачивающих насосов, насосносилового оборудования, специального оборудования для внесения
удобрений с поливной водой, компьютерные системы управления поливами.
Рисунок 10 – Мелкодисперсное орошение
Учеными ФГБНУ ВНИИ «Радуга» проведен анализ преимуществ и недостатков техники орошения различных типов [20]. Ими
приводятся следующие выводы.
Широкозахватные дождевальные машины кругового и фронтального перемещения. Особенности конструкции каркаса, опорных
тележек и прочих несущих элементов у широкозахватных дождевальных машин ведущих фирм производителей таких как: «Valmont Ind»,
«Renke», «RDK», «Zigmatik» - (США), «R.Bauer» (Австрия),
«OCMYC» (Италия), «France Pivot» и «TSystems Europe Irrifrance»
(Франция), «Кубань-ЛК» (Россия), идентичны и имеют различие не
более чем на 10-15%, а технико-эксплуатационные характеристики,
агроэкологическое качество дождя и равномерность полива находятся
на одном уровне. Коэффициент эффективного полива у всех производителей находится на высоком уровне не менее 0,8.
Использование для ходовой системы мотор-компонентов (мотор-редукторы) авторского исполнения, могут позволить себе лишь
крупные производители такие как: «Valmont Ind» и «Zigmatik»,
остальные компании используют универсальные мотор- компоненты
американской компании «UMC».
30
Различие по КПД незначительное и не превышает 2-3%%, в
большей степени существуют различия по надежности 5,-10%%, связанные с качеством изготовления комплектующих и оборудования.
При комплектации дождевого пояса российские и иностранные
производители используют универсальные дождевальные насадки и
аппараты, изготавливающиеся специализированными фирмами такими как «Nelson» и «Cenihger». Конкретное оборудование для формирования дождевого пояса поставляется в соответствии с требованиями заказчика.
Каждая из компаний разрабатывает свою систему управления,
но ведущие компании производители обеспечивают дополнительные
функции такие как управление машиной по GSM, программирование
процесса орошения.
Так как широкозахватная дождевальная машина «Кубань» разрабатывалась в 90-е годы, она имела устаревшую систему автоматического управления и элементную базу, но эта проблема сегодня
устранена за счет модернизации электросилового оборудования, механических компонентов, конструктивно-компоновочной схемы, соответственно агроэкологическое качество полива полностью соответствует параметрам качества дождя широкозахватных дождевальных
машин зарубежных производителей.
Мобильные дождевальные машины с гидроприводом и наматываемым на барабан подающим шлангом (ШБДМ). Производство
шланговых барабанных дождевальных машин с приводным барабаном, сконцентрировано в Европе, в связи с тем, что данный тип машин очень хорошо вписывается в местные условия сельскохозяйственного производства ведущегося на мелко-контурных участках
сложной конфигурации. Значительных отличий в конструктивном исполнении ШБДМ различных производителей не отмечено, так анализ
конструкций показал:
- намоточный барабан с катушкой у всех производителей одинаковый конструкции с вертикальным размещением;
- специальные полиэтиленовые трубопроводы, используемые в
данных машинах должен отвечать высоким требованиям по износостойкости, линейному растяжению, высокому давлению, гибкости и
ограничениям по весу, связи с этим компания «R.Bauer» не доверяет
производство шлангов сторонним организациям и производят их самостоятельно с различной толщиной стенки для разных типов дождевальных машин;
- в качестве привода намоточного барабана все производители
используют водяную турбину с системой механических передач, кон31
струкции турбин практически идентичны (на 80%), ведущие производители используют гидротурбину с байпасом для безаварийной работы машины даже на загрязненной воде.
- применение в качестве устройства для распределения воды на
поле используются: дождевальная консоль с низконапорными дождевальными насадками, среднеструйный или дальнеструйный дождевальные аппараты, что зависит от пожелания заказчика и осуществляется в виде дополнительной опции;
- система управления шланговыми машинами может быть механическая с использованием цифровых тахометров, либо полностью
автоматизированная с использованием бортового компьютера.
Проанализировав номенклатуру выпускаемых ШБДМ зарубежных и отечественных фирм можно разделить все дождеватели на 3
класса: 1-й класс – малые дождеватели с расходом до 5 л/с и диаметрами шланга 32-63 мм; 2-й класс – средние дождеватели с расходом
от 5 л/с до 25 л/с и диаметрами полиэтиленового (ПЭТ) шланга 63-100
мм; 3-й класс – большие дождеватели с расходом свыше 25 л/с и диаметрами ПЭТ шланга до 160 мм.
Специалистами ФГНУ ВНИИ «Радуга» был проведён анализ
особенностей конструкции каркаса, движителей и элементов ШДБТ.
В целом конструкции очень схожи и используют одни и те же принципы, однако почти у каждого производителя есть свои запатентованные эксклюзивные технические решения, так, например, компания
Бауэр использует ПЭТ трубу с изменяемой толщиной стенки, ряд
итальянских компаний по производству ШДБТ используют особую
конструкцию гидротурбины с байпасной линией, которая позволяет
работать установкам даже на загрязнённой воде.
Машины для поверхностного полива. В настоящее время
предприятия, выпускающие поливную технику, не уделяют должного
внимания выпуску техники для поверхностного полива. А ведь этим
способом орошается большинство орошаемых земель во всем мире, в
том числе в США, Индии, Китае. Хотя в 70-е – 80-е годы прошлого
столетия для выполнения полива использовался перечень оборудования, представленного в таблице 2. Однако, многое оборудование,
представленное в таблице, либо уже не выпускается, либо не удовлетворяет требованиям к поверхностному поливу.
Все устройства для полива по бороздам (полосам) можно разделить на машины и механизмы, работающие стационарно, позиционно
или в движении.
К устройствам стационарного действия относятся система Шарова-Шейнкина [21], автоматизированные низконапорные поливные
32
трубопроводы и лотковые оросители с ручной и автоматизированной
раздачей воды.
К устройствам позиционного действия относятся поливные машины ППА-165У, ТПУ-200, ТПУ-100, ТПН-300У, автоматизированное шланговое устройство АШУ-4 и поливной комплект ППК-25 конструкции ФГНУ ВНИИ «Радуга» (г. Коломна), а также простейшие
переносные средства полива: водовыпуски, сифоны, трубки, переносные комплекты дискретного полива КДП-К [22; 23].
К устройствам полива в движении относятся дождевальная машина ДДА-100МА, оборудованная специальными водовыпусками для
поверхностного полива, колесный трубопровод ТКП-90 конструкции
ФГНУ ВНИИ «Радуга», самоходная поливная машина конструкции
ВННИИГиМ, а также двухконсольные конструкции машин [24; 25].
Таблица 2 – Технические средства для механизации поверхностного полива
Поливная арматура
Шланги матерчатые,
Комплекты дискретПоливной комкапроновые, полиэтиного полива КДП-К,
плект КП-160
леновые
КДП-С
Переносные (передвижные) гибкие и жесткие поливные трубопроводы
Трубопровод полимерТрубопровод алюно-металлический
Агрегат шлейфовый
миниевый разборТПЛ-250, 300, УПТАПШ-1
ный ТАП-220
250
Поливные машины с гибкими поливными трубопроводами
Универсальный
Поливной агрегат
агрегат передвиж- Поливная шланговая
ППА-165
ной поливальщик
машина ППА-400
ППА-165У
Стационарные автоматизированные системы
Поливные трубоКомбинированные
Автоматизированный
проводы ВНИИоросительные системы
поливной трубопроГиМ МГМИ для
МГМИ
вод ВНПО «Радуга»
полива садов
Широкозахватная поливная техника
ТрубопроПриспособлеПерекаты- Трубопро- Дождевод колесние для поваемый по- вод колес- вальный
ный поливверхностного ливной тру- ный уни- поливной
33
ной
ТКП-90 на
базе ДКШ64
Поливной
лотковый
ороситель
МГМИ
полива ДДА100М
бопровод
(шлейфовый)
Поливной лоток
ВНИИКАМС
Комплект автоматизированных устройств
АШУ-32
версальный ТКУ100П
Поливной
лоток
САИМЭ
Автоматизированное шланговое поливное устройство
АШУ-4
агрегат
ДПА-140
Автоматизированные поливные лотки
ВНПО «Радуга»
Дождевальнополивное шланговое
устройство
Эффективность орошения в значительной мере зависит от качества выравненности орошаемой площади. Как отмечал академик
А.Н.Костяков [26], полив не выровненных полей продолжается дольше и на него затрачивается больше труда, количество расходуемой
воды увеличивается, урожай получается весьма пестрый, даже в пределах одного поливного участка, вследствие посушек и вымочек, которые могут составлять от 10 до 40% площади орошаемого участка.
34
II ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РАБОТ
2.1
Требования, предъявляемые к планировке поверхности
орошаемого поля
Планировкой (выравниванием) называют придание поверхности
орошаемого участка определенной формы (горизонтальной или
наклонной плоскости, топографической поверхности), а также устранение небольших неровностей путем перемещения почвогрунтов с
бугров в низины.
Мировой и отечественной практикой земледелия доказано, что
планировка или выравнивание поверхности земли является главным
мелиоративным мероприятием, предназначенным для устранения
имеющихся на поле неровностей в виде различных повышений и понижений.
Планировка орошаемых земель имеет большое значение, так как
она позволяет:
 значительно улучшить качество полива сельскохозяйственных
культур и промывок засоленных почв; повысить производительность
труда на поливе: нормализовать использование орошаемой площади,
оросительной воды и естественных осадков;
 повысить качество сельскохозяйственных работ (вспашка, посев, уход, уборка) и эффективность использования сельскохозяйственных машин;
 повысить эффективность внесенных удобрений; снизить затраты на строительство оросительной сети. Все это в конечном итоге
повышает в 1,5 - 2 раза урожаи сельскохозяйственных культур, снижает себестоимость их продукции [27].
Особенно большое значение планировка имеет на мелиоративно
неблагополучных землях, на участках с сильно выраженным микрорельефом.
Экономическая целесообразность проведения планировочных
работ подтверждается целым рядом опытов как отечественных, так и
зарубежных ученых.
35
Рисунок 11 – Результаты неровного поля
Рисунок 12 – Снижение урожая за счет застаивания воды в низких областях полей
Проведенные исследования позволили выявить реакцию культуры люцерны на проведенную перед посевом эксплуатационную
планировку орошаемого поля (см. таблицу 3). Анализируя данные
таблицы, отметим, что люцерна первого года жизни по сравнению после проведения планировочных работ при предполивной влажности
почвы не ниже 60% НВ дала прибавку в 3 т/га сена, второго года - 5,7,
а третьего - 1,4 т/га. При повышении предполивной влажности на 10%
люцерна 1, 2 и 3 года жизни дала прибавку урожая соответственно 4,2, 6,9, 3,1 т/га. Поддержание же влажности почвы не ниже 80% НВ
позволило получать прибавку урожая после проведения планировки
от 3,3 до 5,4 т/га. За три года использования травостоя максимальная
36
прибавка урожая наблюдалась после проведения планировочных работ с поддержанием предполивной влажности не ниже 70% НВ.
Рисунок 13 - Снижение урожая за счет недостатка воды в высоких областях полей
Таким образом, проведение эксплуатационной планировки является действенным агротехническим приемом, способным увеличить
урожайность зеленой массы люцерны более чем на 20 т/га.
Другие сельскохозяйственные культуры также чувствительны к
планировке. Так, урожайность зерновых и других культур на выровненном под уклон поле при поливе по бороздам возрастает в 1,32,3 раза, а поливная норма сокращается в 1,6-2,2 раза [28; 29]. При
возделывании на спланированных грядах овощных и зернобобовых
культур продуктивность земель возрастает на 15-25 %. При поливе по
спланированным длинным полосам и бороздам (400-500 м) производительность повышается в 4-8 раз [28].
Доказано, что планировка необходима даже в том случае, если
затраты на нее близки к капитальным вложениям, связанным с организацией орошения полей.
Потери урожая культур находятся в прямой зависимости от
сложности микрорельефа, чем он сложнее, тем ниже урожайность. В
процессе эксплуатации орошаемых сельскохозяйственных земель
наблюдается изменение микрорельефа поверхности. Эксплуатация
земель в течение многих лет без планировки приводит к завышенным
поливным нормам при поверхностных поливах, следовательно, к
уменьшению производительности труда и снижению качества поливов. Правильно проведенная планировка дает возможность исключить
многие перечисленные недостатки.
37
Таблица 3 - Динамика поукосного и общего урожая сена люцерны при проведении планировки
Влажность Укос
Без
почвы пепланировки 1-й год жиз2-й год
3-й год
ред полини
жизни
жизни
вом, %НВ
т/га
%
т/га
% т/га % т/га %
60
70
80
1
2
3
4
Всего
1
2
3
4
Всего
1
2
3
4
Всего
1,31
1,17
1,12
0,80
4,4
1,47
1,33
1,27
0,93
5,0
2,57
2,43
2,21
1,69
8,9
29,8
26,6
26,6
18,1
100
29,6
26,7
25,4
18,4
100
28,9
27,3
24,8
19,0
100
3,09
2,80
1,51
7,4
3,59
3,39
2,22
9,2
4,77
4,54
2,89
12,2
41,8
37,9
20,3
100
39,1
36,8
24,1
100
39,1
37,2
23,7
100
3,01
2,68
2,57
1,84
10,1
3,44
3,21
2,98
2,27
11,9
4,13
3,90
3,54
2,73
14,3
29,8 1,71 29,6
26,6 1,52 26,2
25,5 1,46 25,0
18,1 1,12 19,2
100 5,8 100
28,9 2,41 29,7
27,0 2,15 26,5
25,1 2,02 24,9
19,0 1,52 18,9
100 8,1 100
28,9 2,95 28,6
27,3 2,79 27,1
24,8 2,55 24,8
19,0 2,00 19,5
100 10,3 100
Планировку проектируют и выполняют под плоскость или
наклонные плоскости.
Виды и объёмы планировочных работ зависят от природных,
производственных условий и особенностей выращиваемых культур.
Площади с малыми уклонами (до 0,002) выравнивают под плоскость
(горизонтальную, наклонную), с большими - под наклонную топографическую поверхность. Почву срезают на повышениях и перемещают
в пониженные места участка. Имеет большое значение в интенсивных
технологиях возделывания с.-х. культур.
38
Рисунок 14 – Влияние точности планировки на урожай риса и расход
воды
Основной целью планировки земель в сельском хозяйстве является устранение неровности поверхности поля, которая затрудняют
проведение поливных и механизированных агротехнических мероприятий. Ровная поверхность поля обеспечивает эффективное использование оросительных вод, их равномерное распределение по полю и
увлажнение почвы, способствует равномерному росту посевов за счет
заделки семян на одинаковую глубину при посеве и, следовательно,
дальнейшему равномерному росту растений и получению высокого
урожая.
Несмотря на перечисленные преимущества, проведению планировочных работ не уделяют должного внимания, что является одной
из причин не рационального использования сельскохозяйственных
земель. Это в первую очередь относится к орошению по бороздам и
полосам. В последние годы из-за отсутствия планировки значительно
снизилась урожайность выращиваемых культур, наблюдается перерасход поливной воды на орошаемых землях. В процессе эксплуатации сельскохозяйственных земель происходит деформация поверхности поля с образованием значительных неровностей, происходящая
вследствие гидрогеологических особенностей территории, климатических условий, типа почв и способа орошения, водного режима полива, образования просадок и вспучивания грунта, воздействия поч39
вообрабатывающих, уборочных и дождевальных машин и др. Такие
земли остро нуждаются в планировке.
Различают два вида планировки полей: капитальную и текущую
(эксплуатационную).
Целью капитальной планировки является приведение естественного рельефа местности к дальнейшему использованию под сельскохозяйственное производство. При этом также ведутся работы по проведению оросительных, коллекторно-дренажных систем и размещения посевных полей. В зависимости от рельефа объем общих планировочных работ может составить 300-1000 м3 почвы с одного гектара
земли.
Текущая (эксплуатационная) планировка – это ежегодная легкая
обработка поверхности земли, предусматривающая выравнивание относительно небольших неровностей. Ее иногда называют и сезонной
планировкой. При проведении вспашки образуются большие комья
земли, которые нужно измельчить, а также выровнять неровности поля. Текущая планировка проводится длиннобазовыми планировщиками или молованием с легким выравнивающим эффектом.
Различают: строительную, эксплуатационную и ремонтную планировку. Строительную планировку выполняют на осушаемых и других мелиорируемых землях по проектам. Проводят сплошную срезку
или срезку с сохранением верхнего плодородного слоя почвы на 50 100% площади срезок. Способы строительной планировки - плантажная вспашка, буртование, чередующиеся полосы, маячно-полосовой,
последовательное перемещение почвы, кулисный по полосам. Эксплуатационную планировку проводят регулярно перед посевом с.-х.
культур, используя различные планировочные орудия и один раз в 2 3 года - длиннобазовыми планировщиками. При эксплуатационной
планировке ликвидируются мелкие впадины и возвышения, разъёмные борозды, свальные гребни и др. неровности. Поверхность разрыхлённого на глубину 5 - 7 см поля выравнивают за 1 - 2 прохода
машины (первый проход под углом к направлению пахоты). Ремонтную планировку проводят на площадях с деформирующейся поверхностью - по проектам или без них. Средний объём работ 200 - 300
м3/га.
Эксплуатационная планировка и поверхностное выравнивание
поливных участков предшествуют другим работам по подготовке
площадей к поливам. Поэтому необходимо учитывать их влияние на
плодородие почв и урожай. Правильно проведенная планировка на
орошаемых землях улучшает качество полива, способствует более
равномерному увлажнению, лучшему использованию воды. Кроме
40
того, повышается производительность труда, возможна автоматизация полива, равномерная заделка семян, что обеспечивает полные и
дружные всходы, одновременное протекание фаз развития растений и
поспевание почв. В итоге значительно увеличиваются урожаи [28;
29].
Планировка поля - не только выравнивание поверхности, но и
один из факторов, изменяющих физико-механические свойства плодородного слоя почвы.
При планировке воздействие на почву оказывается одновременно многими путями: ходовой частью трактора и трением призмы волочения почвы, силами резания, ходовой частью планировщика, срезкой и перемещением самой биологически продуктивной части почвенного слоя. В основном указанные воздействия на почву неблагоприятны, так как разрушается структура, уплотняется верхний слой,
угнетаются или уносятся срезкой аэробные бактерии и питательные
вещества. Поэтому к орудиям, выполняющим эту важную агротехническую работу, предъявляются требования по обеспечению высоких
качеств выравнивания рельефа при минимуме вредного воздействия
на почву 30].
Эксплуатационная планировка регламентируется «Типовой операционной технологией и правилами производства землеройнопланировочных работ в орошаемом земледелии». Периодичность
проведения этой работы зависит от природно-производственных
условий и находится в пределах от 2 до 5 лет. Удельный объем земляных работ составляет 300...500 м3/га. Проектная документация на выполнение эксплуатационной планировки не составляется.
Своевременное и качественное проведение эксплуатационной
планировки орошаемых полей обеспечивает:
- более полное использование орошаемой площади;
- увеличение производительности труда при поливе;
- равномерное увлажнение почвы в пределах всего поливного
участка при минимуме непроизводительных потерь воды;
- возможность комплексной механизации возделывания сельскохозяйственных культур;
- предупреждение заболачивания и вторичного засоления почвы;
- повышение производительности машинно-тракторных агрегатов по уходу за сельскохозяйственными культурами;
- повышение качества механизированных работ по всему комплексу работ при возделывании с.-х. культур.
41
Все вышеперечисленное приводит к повышению урожайности
сельскохозяйственных культур и, в конечном счете, к снижению затрат труда и средств на единицу продукции [16].
Для орошения риса затоплением поверхность чеков планируют
под горизонтальную плоскость.
Капитальная планировка производится в период освоения при
сооружении новых оросительных систем с использованием тяжелых
планировщиков, скреперов, грейдеров, бульдозеров и повторяется через несколько лет по мере нарушения поверхности почвы. При планировке земель с повышенных участков поверхности срезаются и засыпаются в пониженные. В процессе планировки в необходимых случаях создаются небольшие уклоны (для гравитационных методов полива: по бороздам, полосам и др.). Капитальная планировка приводит к
нарушению почвенного покрова и понижению плодородия почв на
срезках. Сплошная планировка методом срезок и засыпок имеет ограничения, нормы срезок определяются мощностью плодородного гумусового слоя. Как правило, не допускается срезка гумусового горизонта более чем на половину мощности этого слоя. При малой мощности гумусового горизонта проводятся особые виды планировок: кулисная, с предварительной срезкой и буртованием гумусового горизонта, затем выравниванием поверхности и потом равномерным распределением ранее срезанной почвенной массы по поверхности.
С освоением новых земель со сложным рельефом при планировках затрагивается значительная мощность почвенного профиля. Поэтому проведению капитальных планировок должны предшествовать
специальные изыскания и составление проектов.
Капитальную планировку выполняют в следующем порядке:
1.
подготовка поверхности поливного участка;
2.
производство геодезических работ;
3.
проектирование планировочных работ;
4.
строительная разбивка;
5.
производство планировочных работе.
В состав работ по подготовке поверхности поливного участка
входят:
- очистка площади участка от камыша, сорняков, пожнивных
остатков, кустарника, пней и камней;
- вспашка и боронование поверхности участков со сложным
микрорельефом, с последующими проходами (1-2) длиннобазового
планировщика;
42
- сглаживание поверхности участков старопахотных земель 1-2
проходами тяжелого грейдера или длиннобазового планировщика без
предварительной вспашки и боронования.
В зависимости от рельефа, условий командования и способа полива различают капитальную планировку под топографическую (криволинейную) поверхность или наклонную плоскость (для поливов по
бороздам и полосам) и под горизонтальную плоскость - для поливов
затоплением (на рисовых системах).
Для уменьшения объема планировочных работ проектирование
ведут с наибольшим приближением к существующему рельефу, т. е.
под топографическую поверхность. Планировку под наклонную плоскость осуществляют при сложных почвенно-мелиоративных условиях
(необходимость промывок земель и др.). Поверхность рисовых чеков
при поливе затоплением планируют под горизонтальную плоскость.
Объем капитальных планировочных работ колеблется в больших пределах - от 50 до 600 м3 на 1 га и более - и зависит от микрорельефа планируемых земель.
За неделимую проектную площадку принимают поливной участок (15-40 га), ограниченный постоянными каналами оросительной
сети. Проектирование внутрихозяйственной оросительной сети, как
правило, совмещают с проектом планировочных работ с тем, чтобы
нарезку оросителей проводить по спланированной поверхности.
Проектирование ведется на основе высотно-плановой съемки в
масштабе 1:2000 с опорной геодезической сетью в виде квадратов
размером 200x200 и сети 100х100 м, стороны которых соответственно
параллельны и перпендикулярны направлению полива. С помощью
опорной сети разбивают заполняющую сеть квадратов размером
20x20 или 40х40 м, нивелируют ее, нанося на план горизонтали с сечением рельефа через 0,25 м. Такой план служит основой для составления рабочих чертежей капитальной планировки. Рабочие чертежи
на планировочные работы составляют в виде продольных профилей
или топографических планов. Разбивка на квадраты может быть сделана простыми ручными приёмами выбора направления взаимно перпендикулярных створов (рис. 1.5), на точках пересечения которых в
строго вертикальном положении выставляется топографическая рейка, по которой снимается отсчёт и записывается в блокнот.
Нивелировочная съёмка показывает, что на каждые 100 метров
длины естественный уклон поля составляет 12–15 см.
43
Рисунок 15 – Разбивка поля на квадраты
Обычно в целях сокращения объёмов земляных работ выравнивание проводится под наклонную плоскость с сохранением естественного уклона поля. Для этого, после проведения нивелировочной
съёмки и выписывания таблицы относительных отметок поверхности
поля, вычисляется средняя поперечная (строчная) отметка в начальной верхней части поля ~280 см. Под эту отметку фиксируется показание на топографической рейке, которая выставляется в середине
нижней части поля.
Рабочий чертеж планировки поливного участка, составленный
по профилям, состоит из базисной линии, провешенной, как правило,
перпендикулярно основному направлению полива, с разбивкой на базисе пикетажа через 20 м. Базис располагают за верхней границей поливного участка или у основания приканальной дамбы внутрихозяйственного распределителя, в 10 м от нее или на гребне дамбы.
44
Рисунок 16 – Топографическая съемка поля
Перпендикулярно базису, по направлению поливов, через каждые 20 м назначают параллельные створы, на которых разбивают пикетаж через 20 м; масштаб створов 1:2000. Затем по створам в каждой
точке выписывают отметки поверхности земли, на основе которых
вычерчивают совмещенные с планом продольные профили с вертикальным масштабом 1:100 или 1:50. На продольные профили наносят
линии проектной поверхности планируемого участка с учетом сбалансирования объема срезок и подсыпок на каждой полосе или смежным полосам, не допуская уступов поперек полос, а тем более обратных уклонов. Объем срезок и подсыпок балансируют так, чтобы объем срезок на 10-15% был больше объема подсыпок, так как верхний
срезаемый слой почвы более рыхлый, чем подпочва, отметки поверхности срезок после вспашки поля повышаются, а подсыпки оседают.
Эксплуатационная (текущая) планировка – это ежегодная легкая обработка поверхности земли, предусматривающая выравнивание
относительно небольших неровностей. Ее иногда называют и сезонной планировкой. При проведении вспашки образуются большие
комья земли, которые нужно измельчить, а также выровнять неровности поля. Текущая планировка проводится длиннобазовыми планировщиками или молованием с легким выравнивающим эффектом.
Недостатком планировочных работ, проводящихся длиннобазовыми или короткобазовыми планировщиками, являются возникающие
неровности на поверхности поля, которые превышают длину базы
машин.
45
Эксплуатационной (текущей) планировкой устраняют мелкие
неровности поверхности почвы, возникающие при обработке почвы в
результате проходов машины, остатков временной оросительной и
осушительной сети. Поэтому на орошаемых полях даже после капитальной планировки необходимо ежегодно проводить эксплуатационную планировку. Выравнивать поле необходимо перед посевом, культивацией, после вспашки на зябь и в других необходимых случаях. На
планировке после вспашки поля наиболее эффективно применять
длиннобазовые планировщики, грейдеры и выравниватели.
Эксплуатационная (текущая) планировка выполняется как агротехническое мероприятие перед посевами сельхозкультур с целью сохранения рельефа, созданного при капитальной планировке.
Планировку под полив пропашных культур, культур сплошного
сева, садов и виноградников выполняют под так называемую топографическую поверхность с наибольшим приближением проектной
поверхности к существующей и допуском изменения уклонов на каждом пикете при плавных сопряжениях.
Планировка под наклонные плоскости допускается на участках с
малыми уклонами (до 0,002) и при условии, что объем работ и дальность перевозок грунта не увеличиваются больше чем на 10 % по
сравнению с планированием под топографическую поверхность.
На спланированной поверхности должны быть только положительные уклоны в направлении полива до 0,02 (как исключение, до
0,03) и до 0,002 в поперечном направлении. Поперечный уклон должен быть только одного направления и может равняться нулю. Безуклонные участки в продольном направлении допускаются длиной не
более 20-40 м для площадей, поливаемых по бороздам и полосам, и не
ограничены для площадей, поливаемых дождеванием.
Наилучшие условия для равномерного увлажнения почвы при
поливах по бороздам и полосам создаются на поверхности с уклонами, постепенно уменьшающимися в продольном, и без уклонов в поперечном направлении.
Допустимая срезка грунта при планировке земель. Во время
планировки на части площади срезают верхний, наиболее плодородный слой почвы. Чем больше глубина срезки почвы, тем ниже ее плодородие.
На сероземах в Средней Азии естественное плодородие восстанавливается на второй-третий год после планировки, а если внести
органические и минеральные удобрения на места срезок до 60 см, то
урожайность хлопчатника в первый же год почти полностью восстанавливается.
46
На черноземах, каштановых, светло-каштановых и других почвах плодородие на срезках восстанавливается очень медленно. Поэтому величину срезок следует назначать осторожно.
Для почв с неглубоким залеганием галечниковых горизонтов
мощность верхнего мелкоземлистого слоя после планировки принимают больше 40 см. Если этот слой меньше 40 см, то планировка недопустима и полив ведут дождеванием.
Способы производства планировочных работ. Планировку выполняют обычным способом и с сохранением верхнего слоя почвы.
При планировке обычным способом, являющимся основным,
грунт с повышенных мест (срезок) срезают сплошным слоем и перемещают в пониженные места (насыпи).
Способ планировки с сохранением верхнего слоя почвы имеет
четыре разновидности: кулисный; по полосам с двукратным перемещением верхнего слоя почвы; по полосам с однократным перемещением верхнего слоя; буртованием.
Агротехнические требования. Планировку проводят на участках
с неспокойным микрорельефом, на минеральных почвах при влажности не более 17% для песчано-пылеватых и легких суглинков, 23% —
для лессовых и средних суглинков и 28% — для тяжелых суглинков и
глинистых почв.
Длина гонов должна быть не менее 100 м.
Почва не должна содержать камней диаметром более 10 см,
пней, растительных остатков.
Планировку проводят за два - четыре прохода во взаимоперекрестных направлениях при постоянной установке ковша по высоте.
Отклонения неровностей спланированной поверхности от средней линии поверхности не должны превышать ±5 см.
Отклонения неровностей выровненной поверхности не должны
превышать по ширине захвата выравнивателя более ±3 см.
Стыки между смежными проходами выравнивателя не должны
иметь уступов и валиков высотой более 2... 4 см.
Влажность почвы при маловании должна колебаться в пределах
15...19%, а плотность почвы по фону зяблевой пахоты - 300...400 кПа,
а по фону весновспашки - 150...200 кПа.
При поливе дождеванием уклоны полей должны быть следующие: 0,0005 ≤ i пред. ≤ 0,005; 0,005 ≤ i попер. ≤ 0,005.
При поверхностном поливе допустимые уклоны по длине борозд составляют:
Длина борозды, м 250. . . 300; 300 . . . 350; 350. . . 450.
Минимальный уклон 0,001 0,004 0,005.
47
Максимальный уклон 0,004 0,007 0,010.
Величина общих и местных поперечных уклонов поливного
участка допускается не более 0,005...0,01, а в случае необходимости
регулярных промывок почвы - не более 0,003.
Планировочные работы необходимо проводить с учетом сохранения плодородия почвы (гумусового слоя). По данным БНИИГиМ
срезка грунта на черноземах допускается 30...35 см при мощности горизонта более 80 см, 20...30 см при мощности горизонта 40...80 см,
15...20 см при мощности горизонта 30...40 см [31].
Типовой операционной технологией и правилами производства
землеройно-планировочных работ в орошаемом земледелии при проведении эксплуатационной планировки не предусмотрена оценка качества выполненной работы по таким критериям как плотность,
структура и водопроницаемость почвы. Тогда как от этих показателей
зависит дальнейшая последовательность работ по подготовке полей и
возделыванию сельскохозяйственных культур. Отсутствие такой
оценки, конечно, является большим недостатком.
Предпосевное выравнивание также, как и эксплуатационная
планировка, в значительной мере способствует улучшению мелиоративного состояния орошаемых полей. Оно должно проводиться ежегодно выравнивателями или комбинированными агрегатами, в состав
которых входят выравнивающие почву рабочие органы. Средний объем земляных работ 100...300 м3/га. При использовании комбинированных агрегатов выравнивание и посев проводятся одновременно.
Проверкой качества выполненной работы также необходимо предусмотреть определение, кроме выровненности, плотность, структуру и
водопроницаемость почвы.
Типовой технологией проведения эксплуатационной планировки предусмотрено выполнение этой работы после уборки урожая до
зяблевой вспашки или ранней весной до посева.
Следует отметить, что практика проведения эксплуатационной
планировки осенью не позволяет выполнить её в полном объеме на
полях с позднеубираемыми культурами. Само проведение планировки
длиннобазовыми планировщиками до вспашки не обеспечивает
должного качества по критерию выровненности даже после многократных проходов планировочних агрегатов. Объективность работы
планировщиков, на которых конструктивно не предусмотрены рыхлители, очень низка. Наиболее эффективным является только первый
проход.
Результаты исследований показали, что, начиная с третьего прохода планирующая способность таких планировщиков фактически
48
равна нулю. Это объясняется тем, что почва получает дополнительное
уплотнение после первых двух проходов агрегата и рабочий орган не
заглубляется. При расположении ковша на повышенных участках
планируемого поля наблюдается отрыв задних колес планировщика
от поверхности поля. Качество выполняемой работы также в значительной мере снижается из-за наличия в поле пожнивных остатков и
образования наволоков.
Предварительная вспашка поля перед проведением планировки
повышает эффективность работы планировочных агрегатов, но требует оптимального сочетания используемых планировщиков и выравнивателей, чтобы исключить необходимость выполнения в дальнейшем
перепашки или глубокого рыхления из-за чрезмерного уплотнения
почвы. Эти дополнительные механические воздействия на почву приводят к не желаемому разрушению её структурных образований.
Отмеченные недостатки в практике проведения эксплуатационной планировки и предпосевного выравнивания требуют совершенствования технологии и организации этих работ в конкретных почвенно-климатических условиях возделывания сельскохозяйственных
культур [32].
Степень выравнивания поверхности поля зависит от способа и
техники полива, вида орошаемых культур, рельефных и почвенногрунтовых условий.
Вид орошаемой культуры в некоторой степени предопределяет
технику полива. В соответствии с техникой полива предъявляются и
требования к планировке поверхности земли.
Условно микрорельеф подразделяют на спокойный, средней
сложности, сложный и очень сложный [32]. Величина повышений и
понижений поверхности поля на спокойном микрорельефе - 0...5 см,
среднем - 5... 10 см, сложном - 10...20 см и очень сложном - более 20
см. Кроме того, на сложность микрорельефа влияет площадь, занятая
понижениями и повышениями. Планировка со срезками больше указанных допускается, как исключение, на участках, не превышающих
3-5% планируемой площади.
Если срезка значительно превышает допустимые пределы, то
рассматривают другие варианты оросительной сети. Для выбранного
варианта на местах со срезками, превышающими допустимые, принимают такие способы производства планировочных работ, которые
обеспечивают сохранение верхнего плодородного слоя почвы.
Для почв с неглубоким залеганием галечниковых горизонтов
мощность верхнего мелкоземистого слоя после планировки прини49
мают больше 40 см. Если этот слой меньше 40 см, то планировка недопустима, тогда полив ведут дождеванием.
2.2 Способы производства планировочных работ
Способы производства планировочных работ делятся на:
- традиционный;
- с использованием лазерного оборудования;
- с использованием спутниковой навигации.
Теодолитная, тахеометрическая, мензульная и фототопографическая съемка являются основными видами при топографогеодезических изысканиях. Планировка земель с помощью лазерной
установки - это метод выравнивания земли с использованием автоматизированной системы регулирования высоты рабочего органа, когда
конечная разница неровностей на поверхности площади достигает ±3
см и меньше. Распространение лазерных систем в мелиорации позволило автоматизировать съемочные геодезические и планировочные
работы и как следствие повысить качество и производительность работ при планировке.
Большой объем выполняемых работ определил использование в
США лазерных систем автоматического контроля для планировки и
съемки. Лазерные системы с круговой опорной плоскостью позволяют при съемках увеличить производительность на 50-80 уменьшить
число ошибок, исключить сложные расчеты, повысить выработку
землеройных машин на 20-30 повысить точность планировочных работ до 2-3 см, получать прирост урожая культур до 30 и экономию
поливной воды до 50 улучшить условия работы сельскохозяйственной техники.
Если сравнить три технологии съемки поверхности поля, то у
каждого способа есть свои преимущества и недостатки.
Съемка тахеометром
Преимущество
Недостатки
Самая высокая точ- Самая большая продолжительность поле50
ность измерений
вых измерений
Низкая
стоимость Трудности при подготовке и реализации
оборудования
проекта
Бесконтрольность выравнивания поверхности
Необходимость в квалифицированных
исполнителях
Съемка с лазерной системой
Преимущество
Высокая
точность
измерений
Хорошее соотношение
цена/возможности
Возможность выбора
лазера с приемлемой
ценой
Недостатки
Необходимость прямой видимости на объекте
Запись результатов измерений вручную
Одновременная работа только в одной
плоскости
Повышенные требования к качеству установки и настройки системы
Принцип съемки с помощью GPS
Преимущество
Недостатки
Использование на полях любой площади
Высокая стоимость
Подготовка сглаженной и ровной поверх- Недостаточная точность
ности
Выполнение съемки за минимальное время
Подготовка проекта за несколько секунд
Возможность работы ночью и в тумане
Исключение расчетов в ручную
Исключение необходимости работы с зо51
нами перекрытия при заключительном
грейдировании
Простое управление для оператора любой
квалификации
Традиционную планировку выполняют обычным способом и с
сохранением верхнего слоя почвы. При планировке обычным способом, являющимся основным, почвогрунт с повышенных мест (срезок)
срезается сплошным слоем и перемещается в пониженные места
(насыпи).
Способ планировки с сохранением верхнего слоя почвы имеет
четыре разновидности: 1) кулисный; 2) но полосам с двукратным перемещением верхнего слоя почвы (способ Краснодарводстроя); 3) по
полосам с однократным перемещением верхнего слоя; 4) буртованием.
Для заравнивания оросителей на универсальную раму каналокопателей монтируют два отвала под углом друг к другу, которые сгребают валики и ссыпают их в канал.
Подготовка поверхности поливных участков к поливу складывается из единовременной строительной планировки поверхности
участка; периодического выравнивания поверхности поля (эксплуатационная планировка), поделки поливных полос, борозд, чеков; нарезки выводных и распределительных борозд, временных оросителей;
установки арматуры на поливной сети.
52
Капитальную планировку выполняют по проекту при строительстве оросительной системы или при ее реконструкции.
Эксплуатационную планировку проводят периодически с помощью тракторных волокуш, планеров, длиннобазовых планировщиков,
выполняя ее летом в паровом поле, или после уборки урожая, или
весной до посева поздних культур.
Поливные полосы делают одновременно с посевом, а широкие
полосы - до посева. Выводные борозды и временные оросители нарезают: 1) вслед за посевом зерновых культур и трав; 2) перед первым
поливом после нарезки поливных борозд; 3) перед каждым очередным поливом, если они частично разрушились в процессе предыдущих поливов и культивации.
Общее понятие о лазерной планировке.
Лазерная планировка на землях с поверхностным поливом по
бороздам и полосам у нас в стране практически не проводится, в то
время как за рубежом она широко распространена (США). В настоящее время не менее 30% орошаемых земель нуждаются в капитальной
планировке. Ее отсутствие приводит к несоблюдению требований к
точности поддержания ровности поверхности земли (± 5см), нарушению равномерности подачи воды к растениям и снижению их урожайности. Происходит постоянный недобор урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому лазерная планировка должна занять приоритетное направление во всех проектах реконструкции и переустройства орошаемых земель и строительства новых мелиоративных
объектов.
При движении планировщика по неровной поверхности меняется положение всего корпуса машины, поэтому постоянно требуется
вручную регулировать рабочий орган (отвал или бездонный ковш),
чтобы уменьшить неровности. Для этого требуется большой опыт
тракториста и несколько проходов планировщика для снижения приемлемой ровности поверхности.
Планировка земель с помощью лазерной установки - это метод
выравнивания земли с использованием автоматизированной системы
регулирования высоты рабочего органа, когда конечная разница неровностей на поверхности площади достигает ±3 см и меньше. Технология лазерной планировки широко используется при строительстве
жилищ, магистральных трасс, а также при выравнивании сельскохозяйственных земель, проведении оросительных каналов, дренажных и
коллекторных систем.
53
Рисунок 17 - Схема работы и компоненты лазерного планировщика
2.3
Характеристика планировщиков и выравнивателей
Планировочные работы выполняют различными типами отечественных мелиоративных и других машин. К их числу относятся:
скреперы ДЗ-87 и ДЗ-77, длиннобазовые П-2,8, П-4, П-5, ППА-3,1 ДЗ719, ДЗ-602, ДЗ-603А, и короткобазовые ПАУ-4,2Р, ПАУ-4,2РЦ,
ПАУ-3,6Р планировщики, клин-планировщики КП-719, КПУ-4,5, ПК1 и скрепер-планировщик СП-4,2, выравниватели ВП-8, ВПН-5,6,
планировщик-выравниватель КЗУ-0,3Д, мала-выравниватель МВ-6,
грейдер-планировщик ГН-4, грейдер-выравниватель ГН-2,8А [27].
Скреперы (ДЗ-77, ДЗ-87) предназначены для срезки грунта с повышений, его транспортировки и отсыпки грунта в понижения. Скреперы необходимы при больших объемах земляных работ, значительной толщине срезки в плотных грунтах.
Рисунок 18 – Машины для капитальной и ремонтной планировки поля
54
Для выполнения точной планировки машины оснащают лазерной системой автоматического управления высотным положением
рабочего органа. Используют также зарубежные короткобазовые планировщики типа Mara (Италия) с лазерным управлением и скреперпланировщик LCE 16 (США) с навигационной аппаратурой.
Рисунок 19 – Прицепной скрепер ДЗ-77 с лазерным управлением.
Планировщик выравниватель ПВМ-5 (рисунок 20) состоит из
рамы 6, передка 1 и задней опорной части 4 с ходовыми колесами. Рабочие органы планировщика – это грейдерные отвалы 5, установленные в виде четырех горизонтальных секций, в каждой из них по три
отвала под углом 450. Отвалы последующей секции повернуты относительно предыдущей секции на 90о. На заднем конце рамы установлен зачистной нож 7 под углом 80о к поверхности почвы. Перевод
планировщика из рабочего в транспортное положение и наоборот
осуществляется из кабины трактора с помощью гидроцилиндров 2 и
3. Рабочий орган многоотвального планировщика производит срезание почвы тонкими слоями на возвышениях, перемещение её к месту
отсыпки с одновременным крошением на косо установленных отвалах и послойную отсыпку в пониженных местах.
55
Рисунок 20 - Планировщик-выравниватель ПВМ-5,0: 1 - передок; 2, 3
- гидроцилиндры; 4 - задняя рама; 5 - грейдерные отвалы; 6 - рама; 7
- зачистной нож.
В значительной мере способствует устранению неровностей полей использование приспособления КВГ-4 к прицепному культиватору КПС-4, которое состоит из рамы сварной конструкции, двух отвалов высотой 150 мм и сницы. Отвалы устанавливаются под углом 60°
к направлению движения. Задние концы отвалов необходимо устанавливать так, чтобы след правого отвала перекрывал след левого на
220 мм, а передние - на ширину захвата культиватора. Раму с отвалами присоединяют к спице, которая входит в комплект приспособления. Затем её устанавливают на культиваторе взамен серийной сницы.
Расположение прицепного устройства по высоте при составлении агрегата регулируют винтовым механизмом сницы.
В настоящее время большое распространение получают комбинированные почвообрабатывающие агрегаты, применение которых
позволяет при предпосевной обработке поля проводить одновременно
рыхление почвы на глубину 12...15 см, разрушение глыб, выравнивание микрорельефа и прикатывание. Сочетание в одном агрегате рыхлящих, комкодробящих, выравнивающих и уплотняющих рабочих органов обеспечивает качество предпосевной обработки почвы, отвечающее агротехническим требованиям.
Применение фрезерных глубокорыхлителей КФГ-3,6 различных
модификаций, шлейф-борон ШБ-2,5, комбинированных агрегатов
ЗКА-5,4 и АКПЗ-5,4 в значительной мере улучшает мелиоративное
состояние орошаемых полей за счет выравнивания их поверхности.
56
При послойной основной без оборота пласта обработке почвы
применяется комбинированный агрегат АКП-2,5, оснащенный волокушей-бороной, предназначенной для дополнительного крошения
почвы и выравнивания поверхности обработанного поля.
Кроме вышеперечисленных сельскохозяйственных машин в
практике сельскохозяйственного производства имеется ряд случаев
изготовления планировщиков и выравнивателей собственной конструкции, изготовление которых возможно в условиях мастерских
колхоза или совхоза. Так за последнее время получил распространение выравниватель предпосевной сварной конструкции, рабочие органы которого изготовлены из трубы различного диаметра от 600 мм
до 900мм, разрезанной пополам вдоль продольной оси. Агрегатируется с тракторами 5-го тягового класса.
Применение выравнивателей типа волокуши, где в качестве рабочего органа применяются всевозможные швеллеры, трубы, рельсы
не всегда обеспечивают необходимое качество выполняемой работы,
а поэтому рекомендовать их к использованию можно только в исключительных случаях. Это необходимо в тех случаях, когда основная
обработка проводилась при сильно увлажненной или наоборот, иссушенной почве, что привело к образованию больших глыб, неровностей и т.д.
Планировщики, выравниватели и другие сельскохозяйственные
машины, способствующие выравниванию полей, применяются в зависимости от почвенно-климатических условий зоны, а также от агротехнических требований к подготовке почвы к возделыванию определенной сельскохозяйственной культуры.
Следует отметить следующие недостатки в работе длиннобазовых планировщиков марки П-4 и Д-2,8:
- недостаточная прочность и жесткость рамы, что приводит к её
деформации в процессе длительной эксплуатации, а в конечном результате, к невозможности перевода машины из рабочего положения
в транспортное;
- низкая маневренность планировочных агрегатов, радиус поворота составляет 20 м;
- затрудненное заглубление ковша из-за малого веса машины,
что требует предварительной вспашки или рыхления поля.
Планирующая способность этих планировщиков при третьем
проходе агрегата фактически равна нулю.
Отдельные указанные недостатки устранены на планировщиках
Д-719, ДЗ-603А, П-5. Так на раме длиннобазового планировщика Д719 впереди ковша установлен рыхлитель. Глубина рыхления регули57
руется с помощью гидроцилиндра. Однако уплотнение, разрушение
структуры и снижение водопроницаемости почвы после прохода этого планировщика сказываются в большей мере, что конечно нежелательно. Из этого следует, что для обеспечения качества планировочных работ в соответствии с агротехническими требованиями правильно подбирать состав планировочного агрегата в зависимости от
состояния полей [33]. Зачастую целесообразно совмещать работу на
одном поле тяжёлых и легких планировщиков, а в необходимых случаях планировщиков и выравнивателей. Все это позволит добиться
более высокого качества выполняемых работ при минимуме затрат
труда и средств.
По типу рабочих органов планировщики подразделяются на
ковшовые и отвальные. Ковшовые планировщики П-4, Д-719, П-2,8 и
ПА-3 используют для капитальной планировки, а отвальные ВП-8,
МВ-6, ГН-4 и ВПН-5,6 предназначены для текущей (эксплуатационной) (табл. 4).
Ковшовый длиннобазовый планировщик П-4 (рис. 21) предназначен для легкой планировки орошаемых земель и разравнивания
грунта после грубых планировочных работ, выполненных бульдозерами и скреперами. Рабочий орган - бездонный ковш вместимостью
3м3 жестко закреплен на задней раме планировщика. Он снабжен задней и двумя боковыми стенками. Снизу к задней стенке крепится нож.
На боковых стенках ковша смонтированы лыжи, предохраняющие его
от поломок при транспортировке.
Таблица 4 - Техническая характеристика машин для выравнивания и планировки поверхности поля.
Показатели
ПП-4
ПВМ ПБМ- ВПВПН- ПГ2,8А
-3
5
8А
5,6А 4А
Тип
прицепной прицепной
придлиннобамногоотцеп- навесной
зовый
вальный
ной
Агрегатируется ДТТ-130 К-701
ДТ-75М; Т-150
с трактором
75
Ширина захвата,
до
4,2
2,8
4,0
3,0
5,0
9,7
м
15,0
6
Продольная база, мм
в рабочем по- 1500
15000 12000 12000
ложении
0
в транспортном 9450 9450 11000 11000
58
положении
Рабочие органы
бездонный
ковш
Производительность в час ос- 0,6новного време- 0,8
ни, га
1,5
грейдерные
отвалы в 2
ряда
2,0
4,0
5,08,0
3,36
3,0
При пониженной влажности почву рыхлят перед планировкой, а
комки и глыбы разрушают тяжелыми катками. Поверхность участка
планируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В зависимости от микрорельефа для выравнивания поверхности необходимо
сделать от двух до четырех проходов по одному следу. При этом добиваются, чтобы стыки между соседними проходами не имели уступов и валиков высотой более 4 см. Ширина захвата планировщика 4
м. П-4 агрегатируют с трактором Т-130, производительность 1,3...1,5
га/ч.
В рабочем положении лыжи поднимают и фиксируют. Ковш заполняется грунтом, срезанным ножом на возвышениях, волочит его
на ровные места, отсыпает грунт в западинах и заравнивает понижения. Из-за длинной продольной базы ковш не копирует, а планирует
поверхность поля, срезая бугры высотой более 0,2 м и длиной до 0,3
м. Неровности меньшей высоты и больших продольных размеров
планировщик П-4 только сглаживает. Во время работы положение
ковша регулируют гидроцилиндром прицепа, а высоту его расположения относительно поверхности определяют по рейке указателя.
При планировке участка с плотной почвой лезвие ножа ковша следует
устанавливать на уровне опорной плоскости, что соответствует нулевому отсчету на рейке. На участке с рыхлой почвой лезвие ножа крепят выше опорной плоскости колес на размер погружения их в почву.
Следует отметить, что практика проведения эксплуатационной
планировки осенью не позволяет выполнить её в полном объеме на
полях с позднеубираемыми культурами. Само проведение планировки
длиннобазовыми планировщиками до вспашки не обеспечивает
должного качества по критерию выровненности даже после многократных проходов планировочних агрегатов. Объективность работы
планировщиков, на которых конструктивно не предусмотрены рыхлители, очень низка. Наиболее эффективным является только первый
проход.
59
Рисунок 21 - Схема планировщика П-4: 1-рейка-указатель; 2 —
механизм подъема; 3 — передок; 4, 5, 7 — передняя, средняя и задняя
части рамы; 6—ковш; 8 — колесо; 9 — лыжа; 10 — упор; 11- дышло;
12 — опорный шарнир; 13 — домкрат; 14 — прицепное устройство.
Рисунок 22 - Планировщик П-2,8.
Прицепной отвальный выравниватель ВП-8 предназначен для
предпосевного выравнивания микрорельефа поля с одновременным
боронованием почвы. Выравниватель состоит из трех секций: средней
и двух боковых. К боковым секциям можно присоединять уширители,
увеличивая захват выравнивателя до 8 м. На рамках секций и уширителей расположены ножи-отвалы. Ножи срезают неровности, сдвигают почву в продольном и поперечном направлениях и заполняют ею
впадины, борозды и другие неровности. Окончательно разравнивают
почву задние брусья.
60
Рисунок 23 - Выравниватель ВП-8: 7 - рама; 2 - ковш; 3 - лыжа;
4 - передок; 5 - механизм подъема; 6- ножи; 7-дышло; 8, 9 - гидроцилиндры; 10 -колесо; 11, 13, 14 -секции; 12- прицепки для борон; 15 задние брусья
Короткобазовый планировщик ПК-4,5 обладает высокой маневренностью, имеет уменьшенный радиус поворота, увеличение площади захвата планировки в углах участка. Малая металлоемкость снижает стоимость планировщика, расход ТСМ. К тому же при использовании на планировщике лазерной системы управления глубиной копания точность планировки достигает +/- 2-3 см.
Длиннобазовый планировщик ПД-4,5 хорошо планирует участки с длиной неровностей, не превышающей двойную длину базы машины, при этом точность планировки достигается +/- 5 см, что соответствует мелиоративным требованиям. Кроме того, длиннобазовые
планировщики позволяют перемещать до 13 куб.м. почвы, что позволяет использовать их как скрепер.
В сравнении с выпускаемыми ранее отечественными длиннобазовыми планировщиками в модели ПД-4,5 усилены рамы, колесная
база увеличена, что придает агрегату устойчивость и позволяет избежать опрокидывания при перегонах. К тому же колеса установлены на
61
балансирной подвеске, благодаря которой нагрузки, возникающие
при прохождении неровностей не передаются на раму.
Рисунок 24 - Длиннобазовый планировщик ПД-4,5
Планировщик длиннобазовый прицепной Д-719 предназначен
для планировки поля с целью получения равномерного увлажнения
почвы при поливах затоплением и промывке засоленных земель. Планировщик может применяться также для тщательной отделки поверхности полей после перемещения грунта скреперами или бульдозерами
при капитальной планировке. Планировщик Д-719 представляет собой прицепную машину и состоит из следующих основных частей:
рамы, ковша, рыхлителя, ходовой части, гидросистемы, тяги, опоры,
фиксатора, рейки указателя, винтовых стяжек. Рыхлитель с зубьями
расположен перед ковшом и предназначен для рыхления твердых
участков поля на глубину до 100 мм.
Одним из основных конструктивных недостатков длиннобазовых планировщиков является их непомерно большая длина, составляющая вместе с трактором более 20м. Планировщики не могут полностью покрывать проходами все поле и оставляют необработанными
немалые площади по углам участка и в местах поворота агрегата, вынуждая применять дополнительные более мобильные средства. Переброска громоздких механизмов с одного поля на другое сопряжена с
большими трудностями. Наличие на участках смотровых колодцев
закрытого горизонтального дренажа, опор линий электропередач и
скважин вертикального дренажа усложняют работу длиннобазовых
планировщиков и снижают эффективность их применения.
При выполнении легкой профильной планировки длиннобазовые планировщики можно заменить навесными планировщиками,
например, типа ГН-4. Планировщики ГН-4 с шириной захвата 4,110 м
имеют длину всего 2,660 м при массе 0,9 т, т.е. более чем в 4 раза лег62
че длиннобазового планировщика П-4 и почти в 7 раз – Д-719.
Естественно, не имеется в виду механическая замена длиннобазовых планировщиков на планировщики ГН-4 или другие короткобазовые мобильные механизмы, а предусматривается предварительно
решить проблему оснащения этой техники автоматами выдерживания
уклона, что при нынешнем состоянии автоматизации системы управления планировочными работами не является неразрешимой задачей.
Как показала нивелировка пути движения агрегата до и после
его проходов, грунт срезается на возвышенных точках и отсыпается в
понижения. Наряду с этим в процессе первых 3-х проходов после
каждого прохода наблюдается понижение поверхности (на 2-3 см) и
на ровных участках, где, казалось бы, планировщик не должен срезать
грунт. Объясняется это явление следующим образом. Грунт, заполнивший бездонный ковш, транспортируется волоком, спрессовывается и утюжит вспаханную трассу движения. В результате вследствие
уплотнения груженым ковшом грунт несколько проседает. Этот процесс длится до второго, а иногда и третьего прохода агрегата.
Описанное явление, связанное с бесцельными перемещениями
грунта по полю, непроизводительными затратами рабочего времени и
ТСМ, является также одним из больших недостатков длиннобазовых
планировщиков.
А также, длиннобазовый планировщик, будучи машиной с очень
узкой специализацией, имеет недопустимо низкий коэффициент использования.
Указанные конструктивные и технологические недостатки в
условиях развития рыночных отношений в сельском и водном хозяйстве делают дальнейшее использование длиннобазовых планировщиков экономически невыгодным и требуют быстрейших мер по их совершенствованию или в ряде случаев, когда площади поливных полей
- около 3-х га, полной замены мобильной и универсальной техникой.
Анализ существующих машин и агрегатов, предназначенных
для планировочных работ, показал, что при эксплуатационной планировке орошаемых полей наиболее целесообразно применять агрегаты,
в состав которых входят гусеничные тракторы. Так при работе агрегатов с трактором ДТ-75М в различных схемах проведения планировки
средняя производительность за два прохода составила 2,25...3,05 га/ч,
расход топлива - 6,43...14,40 кг/га, среднеквадратическое отклонение
профиля поля не превышало 2,4 см, водопроницаемость почвы находилась в пределах 0,31...0,34 мм/мин.
Агрегаты, в состав которых входили тракторы К-700, К-701 и Т150К, имеют худшие показатели по качеству подготовки поверхно63
сти: после второго прохода агрегатов среднеквадратическое отклонение профиля поля находится в пределах 2,2...2,6 см, водопроницаемость почвы из-за сильного уплотнения снижается до 0,5...0,9
мм/мин. При более высокой производительности 2,68...3,95 га/ч
наблюдается значительное увеличение погектарного расхода топлива
- 8,66 ...24,55 кг/га (табл.5).
2,3
4,8
22,
6
14,
5
3,2
4,7
18,
0
14,
3
Т-150К+КЗУ-0,3
Т-150К+П-4А
К-701+Д-719
2,3
3,4
22,
6
18,
0
ДТ-75М+КЗУ-0,3 ДТ-75М+П-4А
2
2,8
5,2
42,
4
12,
3
ДТ-75М+П-4А ДТ-75М+П-4А
1
2,8
3,6
42,
4
34,
0
Т-150К+КЗУ0,3
1
2
Т-150К+КЗУ-0,3 Т-150К+П-4А
Производительность,
га/ч
Расход топлива, кг/га
Т-150К+П-4А
2
ДТ-75М+ВП-8
Показатели
К-700А+Д-719
1
К-700А+Д-719
Таблица 5 – Эксплуатационные показатели работы планировочных агрегатов при различных схемах их применения
Проход
Состав агрегата
агрегата
1,8
2,7
12,
1
1,8
3,2
12,
1
9,7
9,4
Из-за неравномерного уплотнения почвы по следам тракторов и
рабочих органов планировщиков в дальнейшем наблюдается изменение профиля поля в результате естественной усадки почвы.
Через 30 дней после проведения планировки агрегатами с колесными тракторами среднеквадратическое отклонение профиля поля
повышается на 7,7…20,0%, а после агрегатов с гусеничными тракторами на 5,3... 10,0%.
Снижение водопроницаемости почвы вызывает непроизводительные потери воды, эрозию почвы и неравномерное увлажнение по
глубине.
64
Использование тракторов К-744, К-701 и Т-150К не позволяет
проводить поливы на выровненном поле (из-за чрезмерного уплотнения почвы) без предварительного рыхления почвы, что приводит к
дополнительным затратам труда и средств.
Преимуществом использования короткобазовых планировщиков
является:
- небольшая база короткобазовых машин повышает маневренность, уменьшает радиус поворота и увеличивает площадь захвата
планировки;
- малая металлоемкость короткобазовых машин снижает их стоимость, обеспечивает экономию горюче-смазочных материалов, увеличивает производительность и уменьшает удельное давление на
грунт;
- высокая точность планировки (плюс минус 2-3 см);
- универсальность применения и возможность агрегатирования с
различными тракторами при изменении ширины захвата;
- скрепер-планировщик позволяет заменить при планировке земель 2 машины, увеличить производительность до 20% и экономить
ТСМ до 15% за счет совмещения операций по срезке, транспортировке и отсыпке грунта.
Отечественные короткобазовые планировщики ПАУ-4,2Р, ПАУ4,2РЦ, СП-4,2 представляют собой прочные и устойчивые конструкции, которые работают в различных грунтовых условиях и в том числе на тяжелых почвах.
Для сравнения укажем, что, например, короткобазовый планировщик Mara (Италия) применяется на легких почвах с мелкими срезками или на разрыхленных грунтах. Отечественные машины значительно дешевле зарубежных аналогов. Ширина захвата ковша имеет
различные типоразмеры (3,6-4,2 м) для тракторов типа Т-150 и К-701
или др.
65
Рисунок 25 – Планировщик ПАУ-4,2Р
На планировщике ПАУ-4,2Р установлен рыхлитель в виде подрезающего лезвия для работы в уплотненных грунтах. На планировщике ПАУ-4,2РЦ мост для перемещения ковша усилен 2 цилиндрами.
Рисунок 26 – Планировщик ПАУ-4,2РЦ
Изготовлен и прошел испытания новый скрепер-планировщик
СП-4,2 с принудительной выгрузкой грунта из ковша.
Гидропривод автоматического управления машин не требует
установки дополнительного гидронасоса и унифицирован с типовыми
гидравлическими системами тракторов. На планировщике Mara используется автономный гидропривод, требующий заливки специального масла, а вращение установленного гидронасоса осуществляется
карданным валом от вала отбора мощности трактора. Техническое об66
служивание отечественных машин проводят собственными силами
хозяйств. Машины от завода-изготовителя (Ставропольский край),
доставляют автотранспортом.
Технология планировки чеков с применением планировщика
Mara предусматривает длительный поиск «на глаз» проектной отметки путем произвольного перемещения машины по чеку. При этом
планировка ведется без соблюдения оптимального маршрута возки
грунта и точного баланса земляных работ, что приводит к значительному снижению производительности машины и перерасходу ТСМ.
Рисунок 27 – Планировщик СП-4,2
Отечественные машины работают с высокой производительностью, т.к. их рабочие органы сразу устанавливают на проектную отметку, а машины перемещаются на чеке по заранее намеченным
маршрутам. Проектная отметка и оптимальные маршруты указываются в картограммах, которые составляют на компьютере с программным обеспечением по данным проведенной при помощи автонивелира АН-2. Кроме того, на картограммах указываются объемы земляных
работ и дальности возки грунта, по которым рассчитывают заработную плату рабочим и другие технико-экономические показатели. Автонивелир используют также для контроля точности спланированного
поля и составления акта приемки.
Компания Fontana уже более 30 лет производит сельскохозяйственную технику, специализируясь на выпуске машин для выравнивания почвы [33].
Модель SB (рис. 1.15) предназначена для выполнения большого
объема работ по планировке сельскохозяйственных полей, производ67
ственных площадей и дорог. Ширина захвата 600…800 см, высота
ножа 140 см, мощность трактора 250…650 л.с.
Модель MAXI (рис. 1.16) предназначена для планировки сельскохозяйственных полей, производственных площадей и дорог. Ширина захвата 450…700 см, высота ножа 130 см, мощность трактора
150…350 л.с.
Рисунок 28 – Выравниватель-планировщик модель SB
Предложено в процессе выполнения выравнивания полей проводить поэтапный контроль качества, который предусматривает
определение в первую очередь выровненность обрабатываемого
участка. При выровненности, соответствующей агротехническим требованиям, необходимо определять водопроницаемость почвы, которая является обобщающим показателем качества подготовки почвы к
возделыванию сельскохозяйственных культур на орошаемых землях,
водопроницаемость почвы, определяемая экспресс-методом, должна
составлять 150...200% от численного значения интенсивности дождя
дождевальной машины, используемой на поливе.
Поэтапное определение качества проводимых планировочных
работ по критерию выровненности позволяет правильно определить
необходимый вариант технологической схемы выполнения работы,
подобрать оптимальный по планирующей способности агрегат для
следующего прохода, что в значительной мере снизит затраты труда и
средств, исключит лишние проходы агрегатов по полю. Применение
рекомендуемых составов агрегатов в зависимости от почвенного фона
и выровненности поля способствует также снижению энергетических
затрат при подготовке почвы под различные способы полива.
68
Рисунок 29 – Выравниватель-планировщик модель MAXI
Отмеченные ранее недостатки существующих технологии проведения эксплуатационной планировки предопределили изменения в
технологии производства этой работы. Предложено проводить перед
планировкой рыхление верхнего слоя почвы до 10 см и измельчение
пожнивных остатков агрегатами, в состав которых входят тяжелые
дисковые бороны. В этом случае эффективность последующей работы
планировочных агрегатов значительно повышается. Качество вспашки выровненного поля после эксплуатационной планировки соответствует высоким требованиям агротехники, повидается производительность пахотных агрегатов на этой трудоемкой работе, а, следовательно, снижаются затраты труда и средств на её выполнение. Качественные показатели подготовки почвы к последующим поливам и
другим работам по возделыванию сельскохозяйственных культур, такие как выровненность, плотность, структурный состав и водопроницаемость соответствуют агротехническим требования.
В целом технология, набор машин и орудий для производства
планировочных работ и предпосевного выравнивания зависит от особенностей возделывания сельскохозяйственных культур, предшественника, способа полива, времени года проведения этих работ, вида
предшествующей обработки почвы и состояния орошаемого участка.
На основе анализа этих факторов нами разработаны различные
технологические схемы выполнения этой работы (рис. 30). Эксплуатационная планировка и предпосевное выравнивание орошаемых полей должны выполняться в общем комплексе работ по подготовке
орошаемых полей к поливу и возделыванию с.-х. культур.
69
70
Рисунок 30 – Технологические схемы планировки поля с использованием землеройно-планировочных машин, оснащенных лазерными
системами управления (ЛСУ)
2.4 Кинематика движения планировочных агрегатов
Среди большого количества способов движения агрегатов при
проведении эксплуатационной планировки и предпосевного выравнивания наиболее эффективными являются диагональные, когда движения осуществляется под углом к сторонам загона или поля. К ним относятся диагонально-челночный и диагонально-перекрестный способы движения [35].
При диагонально-челночном применяется петлевой вид поворота, при диагонально-перекрестном - беспетлевой поворот на 90° или
на другой угол в зависимости от размеров длины и ширины выравниваемого участка.
Загонные способы движения показали свою малую эффективность из-за сильного уплотнения поворотных полос при неоднократных проходах планировочных агрегатов по одному и тому же следу.
Челночные способы движения вдоль предшествующей обработки почвы не позволяют устранить неровности вытянутые вдоль
направления движения агрегата. Если же при челночном способе агрегат будет двигаться под углом 90° к предшествующей обработке
почвы, то наблюдается большая неравномерность призмы волочения
планировщика, увеличивается неравномерность тягового сопротивления, ухудшаются условия труда механизатора. И, как результат этого,
снижается производительность планировочного агрегата, снижается
надежность его работы, значительно снижается качество выполняемой работы, повышается погектарный расход топлива.
Поворотные полосы обрабатываются круговым способом движения планировочных агрегатов. Максимальная ширина поворотной
полосы должна быть кратна рабочей ширине захвата планировщика
или выравнивателя.
71
Рисунок 31 - ДиагональноРисунок 32 – Диагональночелночный односледный способ дви- перекрестный двухследный с
жения
поворотом на 90º
2.5 Определение объема планировочных работ
При проектировании планировочных работ существенное значение имеет глубина срезки почвы. Глубокие срезки почвы ведут не
только к увеличению объема и удорожанию работ, но и оказывают
вредное влияние на развитие и урожайность сельскохозяйственных
культур. Экспериментальными наблюдениями 28,36 установлено,
что урожайность зерновых культур и трав снижается с увеличением
глубины срезки различных почв следующим образом: при срезках в
10 см урожай колеблется в пределах 67-92% контроля; при срезках в
20 см урожай составляет 34-69% контроля и при срезках в 30 см – 2044%.
Планировка поверхности поля занимает около 50% общего объема земляных работ в ирригации. Правильный подсчет объемов земли
позволит проектировщикам выбрать наиболее простые, экономичные
и точные способы планировки.
От точности подсчетов объемов земли в значительной степени
зависит сметная стоимость всей оросительной системы в целом. Правильный подсчет объемов земли имеет также большое значение для
нормирования труда и заработной платы механизаторов, занятых в
строительстве, так как их труд оплачивается по проектным объемам.
Сложные формы рельефа земной поверхности не позволяют
точно подсчитать объемы земли, так как топографическую поверх72
ность нельзя выразить строгой математической формулой. Поэтому в
практике подсчетов объемов используют различные приближенные
способы.
Общее текущее выравнивание длиннобазовыми
планировщиками (1 след)
Определение выровненности поверхности
Определение водопроницаемости
почвы
Общее текущее выравнивание длиннобазовыми
планировщиками (2 след)
Определение выровненности повер
Определение водопроницаемости
почвы
Глубокое рыхление
Предпосевное
выравнивание
Нарезка
водоудерживающих
валиков
риджирами
Разметка
водоудерживающих
валиков
Нарезка
водоудерживающих
валиков
Предпосевное
выравнивание
Нарезка водоудерживающих валиков риджирами
Культивация с
выравниванием
Культивация
с выравниванием
Предпосевное
выравнивание
Предпосевное выравнивание
Глубокое
рыхление
Культивация с
выравниванием
Глубокое
рыхление
Выравнивание
полос
Предпосевное
выравнивание
Культивация с
выравниванием
Предпосевное выравнивание
Предпосевное выравнивание
Культивация с
выравниванием
Предпосевное выравнивание
Определение водопроницаемости
почвы
Предпосевное
выравнивание
Предпосевное выравнивание
Определение выровненности поверхности
Культивация с
выравниванием
Предпосевное выравнивание
Выравнивание незначительных площадей нарушений рельефа поверхности орошаемого участка
хности
Рисунок 33 – Технологические схемы подготовки поверхности
орошаемых полей под различные способы полива
Самым экономичным по затратам времени является способ
73
суммирования рабочих отметок центров тяжести квадратов. Он выгоднее способа квадратных призм для спокойного микрорельефа в два
раза, для сложного микрорельефа в 2,5 раза. Он также значительно
экономичнее способа горизонтальных пластов – для спокойного микрорельефа в 3,5 раза, для сложного микрорельефа в 4,2 раза. Объем
земли по этому способу находим по формуле
V  a2  Hц ,
(4)
где Нц – сумма рабочих отметок центров тяжести квадратов.
В большинстве методик проектирования планировочных работ
первым шагом является нахождение средних уклонов естественной
поверхности участка. Для этой цели в начале вычисляют разности отметок крайних точек по створам продольного и поперечного направлений.
 н1пр   н kпр
;
l

 н1пп   н kпп
i 0пп 
l
.
i 0пр 
(5)
(6)
Затем находят путем регрессии оптимальные уклоны. Вторым
шагом является вычисление объема срезки для данного уклона. Объем срезки может соответствовать или не соответствовать минимальному в этом проекте, так как объем срезки не сразу оптимизируется.
При проектировании планировки почвы должны быть решены
следующие зависимости:
а) начальная функция;
б) способность к оптимизации в обоих направлениях уклонов;
в) ограничение.
Начальной функцией является минимум объема срезок
 (iпр, iпп, Z),
(7)
где iпр, iпп – уклоны вдоль и поперек поля соответственно; Z – отношение срезки к насыпи.
Ограничением являются верхняя и нижняя граница уклона и отношение срезки к насыпи.
i min  i i  i max ;
(8)
i min 
4  i ср
i
3  max
i min
i max  6  i min .
(9)
(10)
Анализ литературных источников [37] показал, что при плани74
ровке территории со сложным микрорельефом происходит уплотнение как естественных, так и подсыпных грунтов в разной степени.
Это приводит к неодинаковой осадке и, следовательно, к получению
некачественной поверхности. Осадка поверхности подсыпного горизонта зависит от коэффициента уплотнения (отношение плотности
скелета грунта после планировки к ее значению в естественном состоянии).
Vсрез
z
Vнас .
(11)
Процесс оптимизации заключается в следующем:
Для заданных начальных колебаний уклонов (i0пр, i0пп) поля, градиент начальной функции равен:

 

V i 0пр  i 0пр ; i 0пп  V i 0пр , i 0пп
V
 lim
;
i 0пр i0пр 0
i 0
пр

 
V i 0пр ; i 0пп  i 0пп  V i 0пр , i 0пп
V
 lim
i 0пп i0пп 0
i 0
пп
(12)

,
(13)
3
где i0пр, i0пп – приращение уклонов; V – объем срезки, м /га.
Выбираем суммирующий фактор как малую величину так, чтобы объем срезки был подсчитан с приемлемой точностью

где
В  max
1
,
В
(14)
V V
,
.
i0 i0
пр
пп
Отсюда получаем значения уклонов в продольном и поперечном
направлении
i пр  i 0пр  
i пп  i 0 пп  
V
i 0пр
V
i 0 пп
;
(15)
.
(16)
При малых приращениях независимых переменных полное приращение функции приближенно равно сумме ее частных приращений
V V
dV 

i пр i пп
.
(17)
Отсюда целевая функция оптимизации уклона может быть представлена следующим уравнением
75

V
V 
V  f  i 0 пр  
; i 0 пп  

i пр
i пп 

.
(18)
Величина целевой функции на линии уклона вычисляется при
повышении величины последовательно вплоть до значения, когда будет достигнут минимум. Практически это достигается, когда в вышеуказанном процессе различие между последующим объемом срезки и
предыдущим – отрицательная величина (i0пр, i0пп). Процесс повторяется до тех пор, пока минимум достигнет нулевого значения.
76
III ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО
ПОЛИВА
3.1 Выбор технологии подготовки и проведения полива
Одним из самых распространенных способов орошения в мире
является – поверхностный полив. Главное преимущество поверхностного полива заключается в том, что этот способ не требует больших
капитальных вложений [38; 39] и может быть использован на изношенной оросительной сети, так как не требует создания дополнительного напора.
При поверхностном способе орошения вода распределяется по
поверхности почвы в виде сплошного слоя или отдельных струй и
впитывается в почву. Этот способ полива имеет три разновидности:
полив по полосам; по бороздам; затоплением.
При поливе по полосам вода движется тонким слоем по поверхности длинных полос и в процессе движения впитывается в почву
вертикальной инфильтрацией.
При поливе по бороздам вода впитывается в почву через дно и
стенки борозд в процессе движения, а по затопляемым бороздам она
впитывается в состоянии покоя.
При поливе затоплением небольшой участок – чек, окруженный
со всех сторон земляными валиками, наполняют слоем воды, которая,
находясь в состоянии покоя, просачивается в почву.
Для поверхностного полива характерны следующие особенности:
1) поливы проводят периодически, запасы воды аккумулируются в верхних слоях почвы и расходуются в межполивные периоды;
2) увлажняется только почва;
3) возможно получить различные глубины увлажнения;
4) большие колебания влажности почвы в период между поливами.
На Юге России имеется свыше 3 млн. га земель, пригодных для
поверхностного полива с самотечной подачей воды. Кроме того, почти столько же может поливаться с использованием низконапорного
насосного оборудования без больших капитальных вложений.
Несмотря на то, что в мире поверхностный полив является самым широко использованным, развитие поверхностного полива в РФ
ограничено рядом причин, в том числе низким качеством проведения
технологического процесса полива, отсутствием средств механизации
полива и низким уровнем подготовки земель к поливу [40].
77
В научных трудах представлены условия его применения, установлены основные элементы техники полива для различных зон страны, выявлены существенные в ряде случаев преимущества по сравнению с дождеванием. Однако этот способ по уровню механизации все
еще отстает от современных требований. Длительные сроки подготовки полей, чрезмерное уплотнение почвы, низкое качество самой
полосы и валика резко снижают урожайность и не позволяют в полной мере реализовать преимущества поверхностного полива.
Орошаемые земли страдают из-за того, что не соблюдаются режимы орошения сельскохозяйственных культур, поливные нормы, а
это приводит к увеличению потерь воды, в том числе и на фильтрацию и, следовательно, к подъему уровня грунтовых вод.
К поверхностному поливу предъявляются жесткие требования
по качеству полива. В первую очередь - скорость продвижения по борозде или полосе ограничивается размывом и почвопереносом. Это
ограничение обусловливается уклоном поверхности поля и почвенными условиями (рис. 34). Почвенные условия включают: скорость
впитывания воды почвой слоем впитывающейся воды или поливной
нормы за определенное время, распределения увлажнения по длине
борозды (полосы), первоначальным увлажнением почвы до полива и
другими. Важным ограничением является глубинная фильтрация воды, засоленность почвы и грунтовых вод. Все эти сложные ограничения, переплетаясь и завися одни от другого, создают определенные
трудности для рекомендаций поверхностного полива.
Для недопущения засоления почв - необходим систематический
дренаж, строгое соблюдение поливных и промывочных норм, максимальный удельный расход для данных условий, с целью сокращения
времени полива и механизация полива для уменьшения времени прохождения воды по временному оросителю. Для этого подбираются
участки с уровнем грунтовых вод не менее 1,5-2 м с длиной борозд
(полос) от 50 до 400 м и удельным расходом в полосу от 2 до 12 л/с/м.
Для вегетационных поливов культур с развитой корневой системой (кукуруза, люцерна, зерновые) удельный расход можно увеличивать в 2-3 раза, так как размываемость почвы значительно снижается.
Для засоленных почв и грунтовых вод рекомендуется предусматривать промывной влагозарядковый полив с целью вымывать соли из слоя 1-2 м, попавшие по капиллярам из грунтовых вод. Этот полив должен быть порой от 2000 до 5000 м3/га в зависимости от почвенных условий.
78
Рисунок 34 – Схема выбора способа орошения
Подготовка поверхности поливных участков к поливу складывается из единовременной строительной планировки поверхности
участка; периодического выравнивания поверхности поля (эксплуата79
ционная планировка), поделки поливных полос, борозд, чеков; нарезки выводных и распределительных борозд, временных оросителей;
установки арматуры на поливной сети.
Что касается средств, необходимых для подготовки поля к поливу, то здесь в первую очередь речь идет о машинах, выполняющих
планировку и выравнивание поверхности поля, а также машинах,
обеспечивающих нарезку временной оросительной сети.
3.2 Нарезка внутрихозяйственной поливной сети
После проведения всех агротехнических мероприятий на орошаемых участках проводятся плановые работы по подготовке оросительной сети к поливу. Соответствующими механизмами нарезаются
ирригационная, оросительная и регулирующая сеть, представляющая
собой совокупность подводящих каналов, временных оросителей, выводных и поливных борозд. Задача сооружения такого комплекса заключается в нормированном и равномерном распределении оросительной воды на поливном участке, которая в последующем из состояния проточных водных потоков (в подводящих каналах), преобразуется в состояние почвенной влажности, т.е. в усваиваемую, растениями, форму. Расходы воды в поливную борозду могут быть с широким
диапазоном подачи и, на хорошо спланированных землях варьируют,
в пределах 0,1…0,6 л/сек и более, в зависимости от уклона и способа
посева (сплошной или строчный).
Воду распределяют на поле с помощью открытой или закрытой
(трубчатой) сети. Она должна равномерно распределять воду между
полосами, быть автоматизированной и механизированной, занимать
минимальную площадь на поле; обеспечивать высокий КПД сети и
высокую производительность труда на поливе и обработке почвы.
Открытая оросительная сеть состоит из временных оросителей,
выводных и вспомогательных борозд. В зависимости от культур и рельефа местности оросители располагают по продольной или поперечной схеме.
В продольной схеме временные оросители располагают параллельно поливной сети, обычно прямолинейно и на одинаковом расстоянии друг от друга. От временных оросителей отходят выводные
борозды.
В поперечной схеме временные оросители располагают поперек
направления поливной сети. Выводные борозды не делают, а воду в
поливную сеть подают непосредственно из временных оросителей
или вспомогательных борозд.
80
Временные оросители нарезают по краям участка, чаще перпендикулярно расположению поливных борозд и в непосредственной
близости от выводных борозд (не более 1м). Глубина временного оросителя должна быть не менее 50-60 см, проложенного в полунасыпи полувыемки. Полунасыпь готовят при оправке, от осыпавшейся земли
и комьев бортов оросителя и выводной борозды.
Оптимальные уклоны прокладки временных оросителей такие,
при которых скорость движения воды будет меньше размывающей.
При такой скорости начинается ирригационная эрозия почв. Эти
уклоны колеблются в пределах 0,0002…0,0015.
Временные оросители, предназначенные для самотечных поверхностных поливов из трубопроводов, позволяют создать перепад
уровней, усилить ток воды по трубопроводам и повысить производительность труда поливальщиков. Поэтому уровень воды в оросителях
должен быть выше орошаемой поверхности при больших уклонах на
5 см, при средних – на 10 и при малых на 15…20 см.
Поперечное сечение (профиль) временного оросителя должно
пропускать расчетные расходы воды. Временные оросители нарезают
после нарезки поливных борозд или вслед за поделкой поливных полос.
Для нарезки временного оросителя подбирают марку каналокопателя, который создает сечение, обеспечивающее нужный пропуск
воды в единицу времени. Например, КЗУ-0,3 – только пропуск до 100
л/с.
Если ороситель проходит по уклону i > 0,01, то во избежание
эрозионных процессов или размыва, его дно покрывают водонепроницаемой одеждой (пленкой, толем, мелиоративной тканью и пр.) или
сооружают каскад перепадов (через 10…20 м) из земляных дамбочек,
покрытых (от размыва) черной полиэтиленовой пленкой; пористых
дамбочек из мешковины, заполненной землей; дамбочек из курая, тюков травы, жесткими или мягкими подпорными щитками. Вдоувлажняется за счет продвижения находящейся в борозде слоя воды. Скорость движения воды в борозде при водоподаче не должна превышать
3-5 м/мин.
Для нарезки временных оросителей применяют навесные плужные каналокопатели в агрегате с тракторами.
По типу рабочего органа каналокопатели бывают пассивные с
отвалами плужного или грейдерного типа, активные (ротационные,
одноковшовые, многоковшовые) и комбинированные (пассивноактивные). Пассивные или плужные, предназначенные для рытья каналов с поперечным сечением до 2 м2 и глубиной до 1,5 м (рис. 41 а);
81
П а с с и в н ы е рабочие органы каналокопателей срезают стружку
грунта большой толщины, меньше измельчают грунт. Этим объясняется малая удельная энергоемкость и высокая производительность
машин и орудий с такими рабочими органами. Недостатком их является большое тяговое сопротивление.
Рисунок 35 - Каналокопатели: а – пассивный; б, в - активные
А к т и в н ы е (ротационные) рабочие органы каналокопателей в
результате сложения двух движений — поступательного и вращательного - копают грунт, поднимают и удаляют его за пределы сечения канала в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Роторы и
фрезы измельчают вырезанный и обрушившийся грунт, обеспечивают
получение более ровных каналов с гладкими стенками без местных
уплотнений грунта. Каналокопатели непрерывного действия с ротационными рабочими органами в особенности обрушивающие грунты
отличаются относительно высокими показателями по энерго- и металлоемкости. Активные с фрезерным или роторным рабочим органом, предназначенные для рытья каналов с сечением более 1,5 м2
(рис. 35 б, в). Каналокопатели с активным рабочим органом имеют
кроме двухотвального корпуса еще две фрезы – стальные диски, оборудованные ножами-рыхлителями и лопастями. Они вращаются двигателем трактора. Располагаются фрезы перед корпусом симметрично
под углом 45° к горизонту. Во время работы фрезы вырезают в грунте
пласт, разделяемый корпусом на две равные части. Фрезы рыхлят и
выбрасывают грунт на поверхность. Поскольку нижняя часть корпуса
расположена ниже фрез, корпус углубляет канал и одновременно зачищает его.
Пассивный рабочий орган плужного каналокопателя представляет собой два отвала, поставленные под определенным углом один к
другому так, что один из них является зеркальным отражением другого. Каждый отвал содержит лемех и подъемно-отвальную поверхность. Опорное устройство рабочего органа может быть выполнено в
форме колеса или опорной лыжи. Каналокопатели с опорными лыжами работают более устойчиво. Плуг-канавокопатель ПКЛН-500А
82
(рис. 36) предназначен для прокладки канав глубиной до 0,5 м на вырубках и пустырях с сырыми (избыточно увлажненными) почвами.
Цель – осушение площадей и создание лесных культур по пластам.
Его применяют также для устройства противопожарных минерализованных полос. Ширина канавы по дну 0,3 м, ширина берм – 0,3 м.
Плуг состоит из остова с навесным устройством, двухотвального корпуса плужного типа, черенкового ножа, бермоочистителей и ограничителя глубины – опорной лыжи.
Рисунок 36 - Плуг-канавокопатель ПКЛН-500: 1 – черенковый
нож; 2 – навеска; 3 – остов; 4 – корпус; 5 – нож-откосник; 6 – бермоочиститель; 7 – опорная лыжа
Корпус имеет правый и левый отвалы, съемные лемеха, ножиоткосники, которые формируют откосы канавы под углом 45.
Черенковый нож разрезает грунт и корни, облегчая этим работу
корпуса, бермоочистители отодвигают грунт по краям канавы. Подставки служат для фиксации плуга при навешивании его на трактор и
техническом обслуживании. В зависимости от условий и глубины канавы плуг может работать в агрегате с тракторами Т-130БГ-3, Т100МБГС, ДТ-75Б, ЛХТ-4 и ЛХТ-100Б. Каналокопатели с пассивными рабочими органами имеют высокое тяговое сопротивление, что
требует для работы их очень мощного трактора или связки из нескольких тракторов.
Каналокопатель представляет собой однокорпусный плуг, приспособленный для очень глубокой пахоты – до 1,5 м. При работе поднятый грунт отваливается на обе стороны вырытого канала. Чтобы
вынутый грунт не ссыпался обратно в канал, его отодвигают от краев
канала (берм) устройствами, получившими название бермоочистители. Каналокопатель имеет ходовую часть, прицепное устройство для
присоединения к трактору и приспособление для подъема корпуса в
транспортное положение. Канавокопатель навесной ЛКН-600 предназначен для прокладки мелкой открытой осушительной сети на вырубках и при освоении болот под лесные культуры. Состоит из ножей от83
косников, навесного устройства, подвижной каретки, черенкового
ножа, рамы бермоочистителей, корпуса плуга, лемехов и грядиля. Агрегатируют с гусеничными тракторами кл.8, оборудованными навесной системой. К нижнему концу стойки рамы плуга приварена лыжа,
которая в процессе работы скользит по дну прокладываемой канавы,
обеспечивая устойчивость хода канавокопателя. Корпус плуга является рабочим органом. Служит для образования канавы. Состоит из
двух отвалов, съемных лемехов и съемных ножей-откосников. Черенковый нож монтируется в прорезях переднего кронштейна грядиля в
верхней части и в прорези лемеха в нижней части. Угол установки
бермоочистителей к направлению движения регулируют перестановкой пальцев распорных штанг. Благодаря подвижной каретке бермоочистители регулируют по высоте их установки на корпусе и образуют бермы при любой глубине канавы. Во время работы канавокопателя черенковый нож разрезает грунт и встречающиеся древесные
включения. Корпус канавокопателя, вынимая грунт на поверхность,
прокладывает канаву или борозду, а бермоочистители отодвигают
вынутый грунт в сторону.
Каналокопатели с плужным рабочим органом. Плужные каналокопатели (плужные канавокопатели) в качестве рабочего органа
имеют регулируемый неподвижный плуг. Каналокопатель как правило состоит из двухотвального плуга со сменными лемехами, укреплённого на стойке, плуг снабжён уплотнителями откосов и опирается
на лыжу, ограничивающую заглубление лемеха. В процессе работы
разрабатываемый грунт извлекается и распределяется вдоль бермы.
Рисунок 37 - Плужно-роторный каналокопатель
84
Плужно-роторные каналокопатели в качестве рабочего органа
используют наклонный ротор и отвал. Ротор создаёт опережающую
щель вдоль одного из откосов канала, отвалом вырезается грунт вдоль
второго откоса, грунт с отвала направляется на ротор и выносится
специальными выносными лопатками ротора в отвал.
Рисунок 38 - Двухроторный каналокопатель
Двухроторные каналокопатели (рис. 38) в качестве рабочего органа используют два наклонных ротора (фрезы), каждый из которых
при движении машины прорезает щель вдоль соответствующего откоса. Подрезанная центральная призма грунта разрыхляется с помощью установленных на роторах рыхлителей и падает на роторы под
действием силы тяжести, грунт выносится роторами в отвалы по обеим сторонам канала.
Шнекороторные каналокопатели (рис. 39) представляют собой
роторный траншейный экскаватор, снабжённый двумя наклонными
шнеками с режущими элементами. Ротор отрывает траншею по оси
канала, вращающиеся шнеки разрабатывают грунт вдоль откосов, подавая грунт на ротор. Разрабатываемый грунт выносится ротором из
канала и подаётся на пару отвальных конвейеров, которые удаляют
его в отвалы.
85
Рисунок 39 - Шнекороторный каналокопатель
2.4 Теоретическое обоснование технологии нарезки
водоудеживающих валиков
В практике нашли применение широкие и узкие валики. Широкие валики применяются на площадях с малыми уклонами, их высота
10...15 см и ширина у основания 2,8 м. Пологие склоны и низкий гребень не препятствуют передвижению сельскохозяйственных орудий и
машин. При больших поперечных уклонам рекомендуется применять
узкий валик с шириной у основания 60 см и высотой 10...15 см.
Профессор Израэльсен О.В. рекомендует [41] производить полив по полосам на полях с уклоном до 0,004, ширина полос колеблется в пределах 9...18 м. Следует применять [42] валики с высотой 15 см
и шириной у основания 65...90 см.
Горн Д. и Петерсон X. рекомендуют ширину полосы принимать
в пределах 6...12 м. Девис Д. и Криддл У. на основании больших экспериментальных данных делают заключение, что ширина полосы зависит от продольного уклона. При уклоне 0,0025, ширина полосы
принимается равная 15 м , при 0,01-12 м, при 0,02 -9м.
Согласно рекомендаций зарубежных исследователей можно
сделать вывод, что оптимальная ширина полос колеблется в пределах
9..,20 м, высота валиков должна быть равной 0,10т..0,15 м, ширина у
основания - 0,6...2,8 м.
Форма валика зависит от следующих требований, предъявляемых к нему:
- валик должен задерживать воду на полосе;
86
- валики должны увлажняться в достаточной мере, для обеспечения влагой растении;
- валики не должны создавать препятствий сельскохозяйственной технике.
Водоудерживающие валики по своему назначению делятся на
временные и постоянные.
Постоянные валики нарезаются на 2-3 года. Они бывают засеваемые (проходимые) и незасеваемые. Засеваемые валики, по мнению
большинства авторов, должны иметь небольшую высоту, порядка 1520 см, с шириной у основания от 1,2 до 2,8м. Для широких полос высоту валика надо увеличивать до 30-35см.
Незасеваемые валики по высоте достигают 35-40см с заложением откосов 1:1, 1:2. Временные валики нарезаются на один сезон или
на время полива.
Известны следующие технологии нарезки водоудерживающих
валиков:
1. Нарезка с образованием приваликовых резервов.
2. Нарезка валиков с одновременной планировкой двух полуполос.
3. Нарезка двух полуваликов с планировкой полосы между ними.
4. Нарезка валика одновременно со вспашкой.
5. Формирование валика путем разрезания и поднятия дернины
и рыхления ниже лежащего слоя почвы.
6. Отсылка валиков с помощью грейдера.
7. Формирование валиков с предварительной отсыпкой валиковых дамб.
8. Отсыпка двойных валиков с образованием борозды между
ними.
Одним из способов нарезки валиков является нарезка с помощью КЗУ-0,3Б; ПР-0,5; КПУ-2000А. Этот способ имеет существенные
недостатки. При работе палоделателей вдоль отсыпаемых валиков образуются резервы, которые при поливе затопляются водой, а сама поливная полоса остается незатопленной. Заравнивание этих резервов
требует дополнительных затрат.
Для другого способа формирования валиков используется машина свального типа, состоящая из двух отвалов, установленных таким образом, чтобы ширина захвата одного отвала была равна половине ширины полосы. Отвалы заканчиваются вырезом для формирования валика. Недостатком этого способа является малая производительность, ограниченная ширина нарезаемых полос, отсутствие регу87
лировки параметров формируемого валика.
В третьем случае используется полосообразователь развального
типа, технология нарезки заключается в следующем: при нарезке полос полосообразователь передним углом врезается в почву и перемещает грунт вдоль боковых досок и формирует два полувалика. Следующим проходом полосообразователь одной боковой доской идет по
образованному полувалику, а вторым формирует новый полувалик с
выравниванием новой полосы. Ширина нарезаемых полос 4,5 м, производительность 2 га/ч. Основным недостатком такого способа является ограниченная размерами орудия ширина нарезаемых полос.
При нарезке валиков одновременно со вспашкой используется
плуг с удлиненным отвалом или плуг с полосообразователем конструкции А.А. Сидько [43]. Для образования валика и выравнивания
полосы на втором корпусе плуга ПЛН-5-35 устанавливается полосообразователь. Ширина полосы 1,4 м, высота валика 10 см. Основной
недостаток - ограниченная ширина полосы.
При отсыпке валиков с помощью грейдера происходит некачественное формирование валиков, сильное уплотнение поверхности
полосы в местах среза и необходимость проведения дополнительной
планировки внутри полосы. Валики нарезают за 3-4 прохода грейдера
с каждой стороны.
Способ формирования валиков с предварительной отсыпкой валиковых дамб применяется в США и проводится в следующей последовательности:
Формируют из дамб валики при помощи машины, состоящей из
рамы, на которой крепятся два рабочих органа. В качестве рабочего
органа используется риджер и V- образный выравниватель. V- образный выравниватель крепиться шарнирно к раме (рис. 40). Такое крепление позволяет регулировать при формировании валика его высоту.
Недостатком этой технологии является большое количество дополнительных операций, предшествующих формированию валиков.
Основные способы нарезки полос, описанные в отечественной и
зарубежной литературе, и орудия, применяемые для образования водоудерживаюших валиков, представлены в таблице 6.
88
Рисунок 40 – V-образный отвал, навешенный на трактор (США).
Как видно из таблицы, способ строительства полос определяется
размерами валика и, прежде всего, орудием для его образования. Раздельный способ независимо от механизма для нарезки валика предполагает выполнение дополнительных операций. Это обуславливает
применение набора землеройных машин, затягивает сроки проведения работ, увеличивает затраты.
Наиболее дорогой технологический процесс с применением
бульдозера, немногим дешевле и использование грейдера. Но других
орудий для устройства широких валиков нет. И если столь высокие
затраты допустимы при строительстве участков, когда общие издержки достаточно велики, то при необходимости обновления оросительной сети в процессе эксплуатации они становятся обременительными.
В случае инициативного орошения вообще недопустимы затраты такого уровня. Поэтому сплошь и рядом используется более дешевая
технология с применением КЗУ-0,3, которая тоже во многом несовершенна. К примеру, общая производительность не превышает 1 км
готовой полосы в час. Узкий валик трудно засевается и плохо окашивается, что снижает урожайность при вегетационном орошении на
10…15 %.
Способ движения агрегатов при нарезке поливных полос зависит от размеров поля и геометрических форм рабочих органов агрегата. Наиболее распространенный способ движения – челночный, вдоль
длины гона, но если длина гона составляет 200-500 метров, то возможно движение перекрытием.
89
Таблица 6 - Способы строительства поливных полос
Способ строительства
Орудие для образования валика
Полосообразователи
Совмещенный
свального и развального типов
Раздельный
Раздельный
Дополнительные
операции
Примечание
Нет
Для полос шириной 3,6…4,2
м
Засыпка резервов, выравнивание поверхности
полосы
Профилирование
Грейдер, бульдозер, откосов, выравскрепер
нивание поверхности полосы
КЗУ-0,3; ПР-0,5;
ВПУ-0,7; ВД-61;
ВД-101
Узкий непроходимый валик
Широкий засеваемый валик
Для
разработанного
нами
агрегата
выравнивателяпланировщика прицепного технологический процесс сводится:
- эксплуатационная планировка 1 раз в 2…3 года;
- нарезка поливных полос за один проход агрегата;
- нарезка временного оросителя с помощью ДТ-75М+КЗУ-0,3;
- установка щит-перемычек;
- пуск воды из гидранта во временный ороситель либо с использованием сифонов (рис. 41) либо с помощью других механизмов и
устройств.
В научной литературе в ограниченном объеме содержатся сведения об эксплуатационных характеристиках водоудерживающих валиков и имеющиеся материалы не дают основания для обоснованного
выбора их профиля, в особенности для вегетационных поливов, к тому же существующие рекомендации отличны друг от друга. И совершенствуя технологический процесс подготовки поля к поливу по полосам, нужно провести дополнительные исследования по конкретизации параметров валиков в полной мере удовлетворяющих требованиям надежного удержания воды в полосе при многократных поливах,
минимальных потерь урожая, технологичности нарезки, удобства
проведения сельскохозяйственных работ.
90
Рисунок 41 - Полив со щитом-перемычкой из однобортного оросителя: 1 – щит перемычка; 2 – водовыпуски; 3 – водоудерживающий валик; 4 – полоса; 5 – временный ороситель; 6 – сифон.
3.4 Технология формирования поливных полос
Одной из определяющих физических характеристик почвы является плотность. От плотности почвы зависит воздухо- и водопроницаемость, количество доступной для растений влаги, тепловой режим
и другие показатели.
При воздействии на почву внешнего давления в ее толще происходят разного рода деформации, которые в конечном итоге приводят
к изменению плотности почвы. Значение каждого из них в процессе
уплотнения почвы различно и зависит в значительной степени от типа
почвы, ее состояния и влажности [44].
Многие из этих деформаций не являются определяющими в
уплотнении почвы, так как они полностью или частично восстанавливаются при снятии внешнего давления и по абсолютному значению
в большинстве случаев невелики. Учитывая это, для того, чтобы
иметь возможность нормировать уплотняющее воздействие на почву,
представим в виде некоторых корреляций зависимости между урожайностью культур и плотностью почвы, между плотностью и уплотняющим воздействием.
91
В качестве показателей уплотняющего воздействия на почву
приняты: приращение плотности почвы на различной глубине, глубина распространения деформаций и напряжений в почве.
Основным фактором, вызывающим уплотнение почвы, является
давление на ее поверхность. Рассмотрим почву, как субстанцию, обладающую вязкоупругими свойствами. Под действием поверхности
конуса в момент времени 0  t  t1 (где t1 – время взаимодействия
уплотняющего органа с почвой) частицы почвы смещаются на величину h . После снятия нагрузки в момент времени t1  t   в почве
протекают обратимые деформации, частицы почвы смещаются в стабилизированные положения, которые определяются величинами hc –
стабилизированных остаточных смещений.
Выделим в почве цилиндр, площадь основания которого S, высота H, масса m. При начальном давлении P0 цилиндр имел высоту H0,
а после увеличения давления на величину dP высота цилиндра
уменьшилась на dH. Плотность почвы

m
SH .
(19)
Продифференцировав выражение (19), получим
m  dH  m dH

 
;
S  H2  S H2
dH H 0
d dH
dH



.

H
H 0  H 1  dH H 0
d  
Так как dH H 0  1, то можно записать
d   dH H 0 .
Из механики сыпучих тел [30]
dH 
где
n
G0 

1 
P0
;
H0
dP
,
G0 ( P0  P) n
(20)
(21)
(22)
(23)
; G0 – величина характеризующая жесткость почвы;
 - коэффициент пористости.
Подставив выражение (23) в (22), после преобразования получим
d


dP
.
P0  ( P0  P) n
(24)
Проведя дифференцирование и несложные преобразования, получим зависимость плотности почвы от уплотняющего давления
92
P  х х  P0  ln
где
х
1
;
1 

х
 2 P0   с  P0 ,
0
(25)
с – коэффициент сжимаемости почвы.
Полученная зависимость позволяет аналитическим путем определить плотность почвы в верхних слоях в зависимости от уплотняющего давления. Для этого необходимо знать влажность почвы в
естественном состоянии, плотность твердой фазы почвы и коэффициент сжимаемости почвы.
Учитывая анализ способов формирования водоудерживающих
валиков, возникла необходимость разработки конструкции валикоформирующего устройства, обеспечивающего требованиям, предъявляемым к валику.
Исходя из механики сыпучего тела [45] под действием нагрузки
возникают 3 группы сопротивлений: структурное; вязкое; инерционное.
Структурное сопротивление складывается из сопротивления деформированию минеральной части, сопротивлению упругому сжатию
и вытеснению пленок и прослоек жидкой фазы из зон контактов, сопротивлений, возникающих при необратимых сдвигах частиц. Структурное сопротивление определяется структурой материала. Упругое
сжатие прямо пропорционально уплотняющим нагрузкам.
Сопротивление сжатию и вытеснению пленок жидкой фазы не
линейно зависит от нагрузок. По мере вытеснения пленок из зон контакта и уменьшения их толщины в работу вовлекаются все более
прочные слои пленок, расположенные ближе к поверхности частиц.
При приложении нагрузки в материале возникают деформации
сжатия. Так как волна деформаций распространяется в материале с
определенной скоростью, то после приложения нагрузки верхние
слои массива будут деформироваться с большими скоростями, чем
нижние. Поэтому в материале возникает градиент скоростей [45]. Выделим элементарный объем частиц (рис. 42). Изменение количества
движения в единицу времени равно произведению массы частиц dM,
прошедших через грань ав за время dt, на приращение скорости частиц при переходе U ср . Тогда, сопротивление материала уплотнению:
dM
P
 u ср
(26)
dt
Масса частиц dM, перешедших в выделенный объем за время dt
пропорциональна приращению объемного веса грунта d за время dt:
93
dM b d

,
(27)
dt
g dt
b – коэффициент уплотняемости; g – ускорение сил тяже-
где
сти, м/с2.
Сопротивление почвы уплотнению пропорционально скорости
деформации и изменению его объемного веса в единицу времени.
b d
P
 uср .
(28)
g dt
Рисунок 42 - Схема уплотнения.
Приращение средней скорости частиц при переходе по вертикале uср пропорционально градиенту средней скорости
u
uср  k  ,
(29)
z
где k -коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств
материала.
b d u
P
k .
(30)
g dt z
Таким образом, зная свойства почвы валика, мы можем установить время взаимодействия рабочего органа с почвой для получения
заданной плотности поверхности водоудерживающего валика.
Устройством, наиболее удовлетворяющим требованиям по
уплотнению водоудерживающих валиков, является валикообразователь [46], содержащий раму с навешенным на неё ковшом с профильным окном к которому прикреплено валикообразующее устройство,
94
выполненное в виде конуса с большей образующей конуса
направленной вперед, а нижняя часть конуса срезана (рис. 43).
Рисунок 43 – Валикообразователь (патент№ 2136127):
ковш; 2 – окно; 3 – заслонка; 4 – гидроцилиндр; 5 – направляющая; 6
– валикоформирующее устройство
Недостатком известного валикообразователя является отсутствие регулировки глубины срезки, создаваемая ковшом призма волочения грунта не обеспечивает крошения комков почвы, а при большом накоплении грунта ковш необходимо приподнимать, высыпать
грунт, что ухудшает качество выравнивания.
Для выполнения операции одновременного выравнивания и
формирования водоудерживающего валика предлагается конструкция
выравнивателя-планировщика (рис. 44), патент № 2430497 [47]. Выравниватель-планировщик состоит из двух продольных балок 1, соединенных впереди под углом, планирующего бруса 2, представляющего собой сектор трубы с образующим углом 120°.
Соединение продольных балок с планирующим брусом выполнено так, что в передней части образуется щель размером 200 мм
между поверхностью почвы и верхней кромкой планирующего бруса.
В качестве рабочих органов используем режущую кромку планирующего бруса 1, отвал планирующего бруса 2 и валикообразователь конической формы со срезанной нижней стороной 3. Основными параметрами, характеризующими рабочие органы и их элементы,
являются: угол резания α, угол опрокидывания , угол захвата , ширина планирующего бруса В, площадь входного сечения валикообразователя – S1,
95
Рисунок 44 – Схема выравнивателя-планировщика.
На планирующем брусе вырезаны разгрузочные окна 3, находящиеся на расстоянии 200 мм от нижней кромки планирующего бруса.
По краям планирующего бруса установлены регулировочные башмаки 4. В средней части планирующего бруса вырезано профильное окно, напротив которого крепится валикообразователь 5 конической
формы со срезанной нижней стороной.
В передней части продольных балок крепиться цепь для изменения угла атаки кромки планирующего бруса с целью изменения глубины резания, а также для транспортировки выравнивателяпланировщика.
Для обеспечения выравнивания поверхности поля и одновременной нарезки поливных полос необходимым условием является соблюдение заданной ширины поливной полосы. Так как разрабатываемое орудие предназначено для использования в южных районах России, где преобладающими являются широкие, длинные полосы, то
ширину полосы, а, следовательно, и выравнивателя-планировщика,
принимаем равной 12 м.
В момент срезания грунта возникают силы сопротивления перемещению машины R1 с учетом уклона, сопротивления грунта резанию
R2 (рис. 45), сопротивления перемещения призмы волочения грунта
перед ковшом R3 (рис. 46), сопротивления перемещения стружки
грунта по отвалу R4 [48; 49; 50].
Rп  R1  R2  R3  R4 .
(31)
96
Рисунок 45 - Схемы действия сил резания.
Сила сопротивления перемещению агрегата
R1  mn  g   f  cos  0  sin  0  ,
(32)
где: mn - масса агрегата, кг;
f - коэффициент сопротивления передвижению f = 0,1-0,15;
0 - угол подъема пути передвижения,°;
 - угол опрокидывания,°.
Сопротивление грунта резанию
R 2  10 3 sin В( k  k  h  в з  з ) ,
(33)
где:  - угол захвата,°;
В - ширина планирующего бруса, м;
k – коэффициент, учитывающий влияние угла резания на
удельное сопротивление резанию;
k – удельное сопротивление резанию неизношенным ножом,
МПа;
h – глубина резания, м;
вЗ – ширина площадок износа (предварительное затупление), м;
З – коэффициент сопротивления от затупления, МПа.
Сопротивление перемещению призмы волочения грунта перед
ковшом
RЗ  Vпр  0  g  sin  ,
(34)
где: g – ускорение свободного падения, м/с2;
Vпр - объем призмы волочения, м3;
0 – объемная масса грунта, кг/м3;
f1 – коэффициент трения грунта о грунт.
97
Сопротивление перемещению стружки грунта по отвалу
R4  Vпр   0  g  f 2  cos 2   sin  ,
(35)
где: f2 - коэффициент трения грунта о сталь;  - угол резания, °.
Рисунок 46 - Схемы действия сопротивления перемещению призмы
волочения.
В процессе перемещения призма прижимается к отвалу силой
R5  Gпр  f1 .
(36)
Ввиду действия этой силы при перемещении грунта вдоль поверхности отвала развиваются силы трения (рис. 19), проекция которых на ось, совпадающую с направлением движению, и будет представлять собой сопротивление от перемещения грунта в сторону.
Рисунок 47 - Схема действия сил
сопротивления от перемещения грунта в сторону.
R5  Gпр  f1  f 2  cos   Vпр  0  g  f1  f 2  cos  .
(37)
Таким образом, полное сопротивление определяем:
Rп  R1  R2  R3  R4  R5  mn  g   f  cos  0  sin  0   103 sin В( k  k  h  в З  З )
 Vпр   0  g  sin   ( f1  f 2  cos 2   Vnp   0  g  sin   ( f1  f 2  cos 2   f1  f 2  ctg )
(38)
Скапливаемый в отвале планирующего бруса грунт поступает в
конусное валикоформирующее устройство (рис. 48).
На элементарную площадку внутренней поверхности действует
98
сила
dFN  S бок  Pda ,
(39)
S S
где: S бок  1 2 ,
2
S1 и S2 - площадь сечения входного и выходного отверстий валикообразователя, м2;
а - длина конусного устройства, м.
Выразив значение давления через объемный вес почвы, получим
b d u
dFN  Sбок  
k
 da .
(40)
g dt
Z
Рисунок 48 - Схема действия сил на валикоформирующее устройство.
Касательная сила сопротивления сдвигу
FК = F1 + F2,
(41)
где: F1 – сила трения, действующая на внутреннюю поверхность валикоформирующего устройства, Н; F2 – сила трения, возникающая
между частицами почвы, Н.
F1  f 2  FN ,
(42)
где: f2 – коэффициент трения грунта о сталь.
Коэффициент трения грунта о сталь определяем
f2  f0 
ln 
,
A
(43)
где:  - влажность грунта, %;
f и А - постоянные, зависящие от вида почвы.
F2  G  f1  sin  ,
(44)
где: G – сила тяжести объема почвы, находящегося в валикоформирующем устройстве, Н;
 - угол внутреннего трения, °.
99
Для нахождения размеров входного отверстия валикоформирующего устройства воспользуемся формулой
dH 
dP
,
G0 ( P0  P) n
(45)
где G0 – величина характеризующая жесткость почвы;

n
;
1 
G0 
(46)
P0
;
H0
(47)
 - коэффициент пористости.
Проинтегрировав, получим зависимость изменения высоты от
уплотняющего давления.
Н Р  Р   2 Р0 
Н 0 0 2
 с.
Р0  х
х
х
(48)
С учетом вышеизложенного полное сопротивление агрегата
можно представить в следующем виде
Rп  mn  g   f  cos 0  sin  0   103 sin B  Vпр .   0  g  sin    k  k  h  вЗ  З  
( f1  f 2  cos 2   f1  f 2  ctg ) 


S бок
 b(  0  1,3)д  1  f 2   f 2   ср  sin  ,
g
(49)
где: Vпр . - объем призмы волочения с открытым окном, м3;
ср. – средняя плотность скелета почвы в объеме валикоформирующего устройства, кг/м3;
д - скорость движения, м/с.
Данные уравнения позволяют определить аналитическим путем
тяговое сопротивление агрегата в зависимости от геометрических
размеров, скорости движения и физико-механических свойств почвы,
что является важным для расчетов по выбору энергетического средства с точки зрения рационального использования его тяговой мощности.
Минимальное значение hmin глубины резания должно быть
больше hдоп , определяемого по условию
Vср  S1  l,
(50)
3
где: Vср – объем срезаемого грунта, м ;
S1– площадь входного сечения валикоформирующего устройства, м2;
С учетом возмещения потерь грунта из призмы в боковые валики в процессе ее перемещения
hmin  hдоп + hп ;
100
hп 
  Vпр
,
(51)
B2
где  - опытный коэффициент, для связных грунтов – 0,29.
Объем призмы грунта Vпр определяем
2
В  hmin
Vпр 
.
(52)
2  tg 
Так как нарезка поливных полос является заключительной операцией при подготовке к поливу по полосам, то глубина срезки должна быть в пределах 5 см, что обеспечивается подъемом автосцепкой
трактора выравнивателя-планировщика за переднюю цепь. Так как в
призме волочения могут находиться комки разного размера, то необходимо обеспечить их наилучшее крошение за счет увеличения скорости движения агрегата. Рекомендуемая скорость движения агрегата
до 8-10 км/ч.
При выравнивании поверхности поля, срезанные комочки грунта засыпаются ямки на поверхности поля. Крупные комья перекатываются внутри трубчатой поверхности планирующего бруса, образуя
призму волочения, и постепенно за счет волочения крошатся. При
этом часть грунта из призмы волочения попадает в профильное окно
и валикообразователь, уплотняется за счет конусности валикообразователя и формирует уплотненный водоудерживающий валик. Плотность почвы водоудерживающего валика обеспечивается углом конусности и длиной валикообразователя и удовлетворяет всем агротехническим требованиям [49].
Рисунок 50 – Выравниватель-планировщик.
Измельченные комочки при накоплении в призме волочения
101
планирующего бруса постепенно высыпаются в разгрузочные окна и
мульчируют поверхность поля (рис. 50, 51). При этом часть грунта из
призмы волочения попадает в профильное окно и валикообразователь, уплотняется за счет конусности валикообразователя и формирует уплотненный водоудерживающий валик.
Плотность почвы водоудерживающего валика обеспечивается
углом конусности и длиной валикообразователя. Плотность почвы в
валике также во многом зависит от влажности почвы. Так наилучшие
показатели были достигнуты при влажности почвы =20…24 %.
При работе на твердом грунте с целью увеличения нагрузки на
режущую кромку планирующего бруса передний конец выравнивателя-планировщика поднимается гидронавеской трактора через цепь,
увеличивая угол атаки режущей кромки планирующего бруса и догружая планирующий брус съемным догружателем.
Необходимое положение высоты режущей кромки определяют
исходя из состояния почвы, числом проходов по одному следу и другими показателями:
- при планировке поля с плотной почвой лезвие режущей кромки должно быть установлено на уровне опорной поверхности;
- при планировке поля с рыхлой почвой величина срезки при
первом проходе должна составлять 5-6 см, для второго – 3-4 см.
Глубина срезки при выполнении выравнивания регулируется от
3 до 10 см, поэтому на регулировочных планках сделан ряд отверстий
чрез 1 см.
3
1
2
Рисунок 51 – Механизм регулировки глубины срезки
3.5 Теоретическое обоснование процесса полива по полосам
Полив по полосам осуществляется на площадях со спокойным
рельефом и однородным продольным уклоном от 0,002 до 0,01. Попе102
речные уклоны не должны быть более 0,005-0,003. На полях со значительным поперечным уклоном поливают по узким полосам шириной
3,6-7,2 м, с небольшим поперечным уклоном по широким полосам 2030 м. Длина полос в зависимости от уклона и водопроницаемости изменяется в диапазоне 50-500 м. Полосы нарезают перед посевом или
одновременно с его проведением специальными полосообразователями, валикоделателями, риджерами. Высота валиков 15-30 см. Удельный расход воды на 1 м ширины полосы изменяется от 2 до 12 л/с.
Чтобы избежать эрозии почвы скорость движения воды по полосе не
должна быть более 0,1-0,2 м/с.
При поливе поверхность полосы покрывается водой, вследствие
чего почва уплотняется; после полива образуется корка, способствующая, особенно в первые дни, большому испарению воды; воздухообмен и активность процессов нитрификации снижаются; структура
почвы разрушается больше, чем при поливе по бороздам; увлажнение
почвы по длине полосы неравномерное; поливные нормы, как правило, большие (800… 1 500 м3/га). Поэтому полив по полосам применяют только для культур рядового и узкорядного посевов (зерновые,
травы) и для влагозарядковых поливов на участках с уклонами от
0,002 до 0,02 (лучшие уклоны — 0,002… 0,007).
По месту подачи воды на полосу их делят на полосы с головным
и боковым пуском воды, а по ширине — на узкие (1,8… 3,6 м) и широкие (до 30…40 м); по длине на короткие (до 50 м) и длинные (до
500 м) [58; 59].
Наибольшее распространение получил полив с головным пуском воды. Его применяют на полосах, ограниченных с боков временными валиками высотой 10...20 см (рис. 52). Полосы располагают
вдоль склона местности, поперек горизонталей. Рельеф спокойный, с
однородным продольным уклоном вдоль полосы от 0,002 до 0,015.
Поперечный уклон допускается не более 0,005 на узких (до 4 м) и
0,003 - на широких (более 4 м) полосах.
Поливные полосы располагают перпендикулярно горизонталям
и устраивают их, как правило, одновременно с посевом.
103
а
б
Рисунок 52 – Схема полива полосы с головным пуском воды.
а – поперечное сечение полосы; б – продольный профиль полосы; 1 – слой воды на полосе; 2 – оградительный валик; 3 – контур
увлажнения почвы; 4 – вода в оросителе; 5 – дамбочка оросителя.
Теоретическое обоснование процесса полива по полосам заключается в отыскании следующих взаимосвязанных функций:
- скорости впитывания воды почвой (Кt);
- слоя впитавшейся воды или поливной нормы за определённое
время m(t);
- добегания струи по сухой борозде х(t) или скорости добегания
1
х (t);
- времени увлажнения в любом створе полосы (х), причем =tt1 ,
где t1 – время добегания до данного створа, а t – продолжительность пуска воды в полосу;
- распределение увлажнения вдоль полосы m(х);
- сброса в конце полосы q(t) (разность между головным расходом q и расходом, идущим на впитывание в почву в пределах полосы).
Определение распределения увлажнения вдоль полосы и сброса
в её конце – цель расчета, результаты которого показывают равномерность увлажнения по длине полосы и КПД техники полива по полосам при заданных условиях.
Объединяющим уравнением является балансовое уравнение
расхода жидкости [65; 66]:
104
x
q  a  K (  )dx  Wx 1t ,
(56)
0
x
qt  a  m( x1 )dx1  Wx ,
(57)
0
где а – ширина междурядий, м;
W – осредненная площадь живого сечения струи в полосу, м2
На створе х=0, t1 =0, τ= t.
На створе х1= х, t1 = t, τ= 0.
Учитывая, что dx1  x1dx , меняя пределы интегрирования и деля
уравнение (57) на W, получаем
t
dt d
x( t ) 
  m(  )x1dt
W W 0
(58)
Это уравнение зависимости пути от времени, проходимого струёй по сухой полосе. Подинтегральная площадь – функция впитывания
воды почвой m(τ) – является так называемым ядром интегрального
уравнения. Каково качество ядра – такова и достоверность полученного результата.
Для определения скорости впитывания воды почвой имеется несколько теолретических формул: С.Ф. Аверьянова, А.В. Гольдмана,
В.В. Аристовского, И.И. Гаджальского и др., предполагающих движение влаги в изотропной среде. Инженерные расчеты по ним требуют знания многих физических почвенных констант: порозности; полной, фактической и минимальной влагоемкости; содержания защемленного воздуха; коэффициента фильтрации; наибольшей высоты капиллярного поднятия влаги и других.
Верхние же слои почвогрунтов на большинстве орошаемых полей анизотропные, а необходимые для расчетов параметры - многочисленны, малоизученны, не районированы, поэтому теоретические
формулы в практических расчетах использовать просто невозможно.
Существует несколько более простых эмпирических формул,
которые описывают изменения процесса впитывания так же, как и
теоретические формулы. Параметры эмпирических формул имеют
физический смысл и значительно проще определяются из опытов. К
этим формулам относится формула А Н. Костякова:
К  К1t1
(59)
где К1 -скорость впитывания в конце первого часа;
α- изменяется от 1|4 (сильноводопронецаемые грунты) до 3|4
(слабоводопроницаемые грунты); при t; . К(t)0.
105
Процесс полива по полосам можно разделить на три стадии;
движение воды до конца полосы; впитывание воды по всей длине полосы при сбросе или некотором подпоре ее в концевой части (при малых уклонах); впитывание накопленной влаги после прекращения подачи воды.
В зависимости от условий поля (уклон, водопроницаемость почвогрунтов, обработка почвы, длина полос) и от расхода в начале полосы, продолжительность той или иной стадии и значение их в процессе увлажнения будут различны.
Из всех существующих сочетаний элементов техники полива
опишем лишь, полив в зоне больших, средних и малых уклонов на
почвах средней водопроницаемости.
В зоне больших уклонов (i>0,007) поливают малыми расходами
по полосам, длина которых задана условиями рельефа. Продолжительность полива большая. Поливные нормы велики. Сброс составляет 20-35% поливной нормы.
В зоне средних уклонов (i= 0,00375-0,007) поливают с меньшим
сбросом (10-20%). Применяют значительно большие удельные расходы, обеспечивающие более быстрое продвижение воды по полосе и
лучшую равномерность увлажнения. Поливные нормы сокращаются.
В зоне малых: уклонов (i= 0,001-0,00375) поливают без сброса.
В конце поливного участка создается подпор примерно на 8-10см.
Подпор распространяется к середине участка на длину, определяющую уклоном. Удельные расходы самые большие.
В зоне стабоуклонных и безуклонных земель (I < 0,001) первые
поливы, когда растения еще малы, осуществляют по тупым бороздам
без сброса Последующие поливы напоминают полив затоплением, хотя борозды и сохраняются.
Пределы возможных расходов на больших уклонах точки зрения
предотвращения эрозии изучали многие исследователи. По литературным данным, разнобой в рекомендациях достаточно большой.
Объясняется это тем, что опыты проводились в разных природных
условиях и на почвах различного генезиса. Допустимый расход зависит не только от уклона, но и от свойств почв, от их структурности и
сопротивления размываемости.
Предлагаемая классификация параметров почвогрунтов в зависимости от механического состава подпахотного горизонта и оструктуренности пахотного стоя следующая:
- сильноводопроницаемые грунты (индекс А);
- почвогрунты повышенной водопроницаемости (Б);
- средневодопроницаемые почвогрунты (В);
106
- почвогрунты пониженной водопроницаемости (Г);
- слабоводопроницаемью почвогрунты (Д).
Сравнивая допустимые удельные расходам с расходами, обусловленными водопроницаемостью тех же почв и обеспечивающими
более высокий КПД техники полива, отмечаем, что зависимость получается обратная, легкие почвы, наиболее подверженные эрозии,
имеют малые допустимые расходы, а по условиям водопроницаемости на них надо поливать большими струями, иначе вода не дойдет до
конца борозды или поливные нормы будут чрезмерно большими. На
тяжелых же суглинках, которые более устойчивы к эрозии, расход
струй должен быть несколько меньше, чем qmax, противном случае будет очень большой сброс.
Оросительную норму какой-либо сельскохозяйственной культуры в зависимости от ее местоположения и природных условий предложено определять по формуле Н.Т. Лактаева.
М  10К1К 2 ( Е  О ) ,
(60)
3
где М - оросительная норма, м /га;
Е - испаряемость, мм;
О - сумма осадков, мм;
К1 – коэффициент, зависящий от вида возделываемой культуры
(0,55-0,88);
К2- коэффициент, применяемый для дифференциации оросительной нормы по гидромодульным районам (0,45-1,14).
Суммарная испаряемость Е определяется путем непосредственных наблюдений или по эмпирической формуле Н.Н. Иванова.
Е=0,0018Х0,8(25+t)2Х(100-α)
(61)
0
где t - среднемесячная температура воздуха С;
α — среднемесячная относительная влажность воздуха, %;
Однако в различных почвенно-климатических условиях коэффициенты эти будут резко отличаться. Поскольку в этих формулах не
учитывается фактор растения как живого организма. Так, при одинаковых величинах испаряемости потребность растений во влаге будет
различной в зависимости от сорта, фона удобрений, способов возделывания. Применяемой агротехники и фазы развития растения.
До настоящего времени поливные нормы определяются как разность между полевой влагоемкостью корнеобитаемого слоя и допустимой предполивной влажностью без учета техники полива Тем более в период до цветения многих культур и в период созревания поливные нормы должны быть уменьшены не менее чем на 30%. Необ107
ходимо уменьшить поливные нормы и на почвах с близким залеганием грунтовых вод.
Элементы техники полива по полосам включают длину и ширину полосы, удельный расход воды в голове полосы, продолжительность полива и высоту водоудерживающих валиков. Все эти элементы взаимосвязаны и зависят от водопроницаемости почвы, уклона,
выровненное рельефа, величины поливной нормы. От правильного их
сочетания зависят качество полива и производительность труда поливальщиков.
Элементы техники полива в целом должны обеспечить равномерное увлажнение почвы при подаче расчетной поливной нормы без
сброса, высокую производительность труда на поливе. Ширину полосы и высоту валиков принимают из условия поделки полосы, остальные элементы рассчитывают.
Элементы техники полива по полосам следует принимать в соответствии с рекомендациями [60] или по материалам специальных
исследований.
Таблица 7 - Условия применения продольной и поперечной схем
Уклоны поливных полос
Степень водопроницаемости почвы
(борозд)
сильная
средняя
слабая
0,0500-0,0250
+
+
+
0,0250-0,0075
+
+
+
0,0075-0,0025
+
+
+
0,0025-0,0010
+
+
+
менее 0,001
+
+
+
108
Таблица 8 - Элементы техники полива по узким полосам
Почвы
Уклоны
Длина Удельный расход струи,
участка
полос, л/с на1 м ширины полом
сы
1
2
3
4
Супеси и легкие
0,002-0,005
60
3-4
суглинки
0,005-0,007
70
2,5-3,5
0,007-0,015
80
2,5-3,5
Средние суглинки 0,002-0,005
70
2,5-3,5
0,005-0,007
90
2,0-3,0
0,007-0,015
120
1,8-2,8
Тяжёлые суглин0,002-0,005
80
2,0-2,5
ки
0,005-0,007
100
2,0-2,5
0,007-0,015
150
1,5-2,0
Глины
0,002-0,005
90
2,0-2,5
0,005-0,007
120
2,0-2,5
0,007-0,015
200
1,5-2,0
Таблица 9 – Элементы техники полива по узким длинным полосам
Степень водопрони- Уклоны полив- Длина
Удельный расход
цаемости почвы за 1- ного участка
полос, поливной струи, л/с
й час впитывания,
м
на1 м ширины полосм/ч
сы
Сильная (более 18)
0,002-0,004
150-200
12-10
0,004-0,007
200-250
10-8
0,007-0,010
250-300
8-6
Средняя (9-18)
0,002-0,004
200-250
10-8
0,004-0,007
250-300
8-6
0,007-0,010
300-350
6-5
Слабая (менее 9)
0,002-0,004
250-300
8-6
0,004-0,007
300-350
6-5
0,007-0,010
350-400
5-4
Земляные валики, ограничивающие полосы, следует устраивать
для полос:
- узких - с заложением откосов 1:1;
- широких - с заложением откосов 1:4.
Расчет ведут в следующем порядке. Для повышения производительности труда устройство полос выполняют по всей длине поля, а
затем нарезают временные оросители. Лучше применять поперечную
схему расположения временных оросителей (без выводных борозд) с
109
непосредственным выпуском воды из них на поле, так как на полосу
подается сравнительно большой расход - 8...40 л/с.
Напуском поливают без сброса или переменным расходом. При
этом необходимо создать равномерное увлажнение по длине и ширине полосы. Вода, впитываясь в почву, движется по поверхности полосы с переменным расходом и с уменьшением скорости продвижения головной части струи.
Скорость движения воды на полосе равна V  C1 R  J (где J —
уклон полосы; С1 - коэффициент скорости). Гидравлический радиус,
ввиду малой высоты слоя воды h = y по сравнению с его шириной,
можно принять R = y (y=1...4 см). Тогда скорость воды в сечении АВ
на расстоянии х от начала полосы равна Vх  C1 у  J . Скоростной коэффициент принят С1 
87 у
 у
.
В зависимости от орошаемой культуры и обработки почвы коэффициент шероховатости поля у изменяется от 1,4 до 4. Так как слой
воды мал, принимаем С1 
87 у

, а Vх  Cу , где С 
87 J

и значения его
могут быть от 15 J до 40 J .
Удельный расход воды на 1 м ширины полосы
q = hCh = Ch2.
(62)
Удельный расход воды в сечении АВ равен qx, yVx, а в сечении
на расстоянии dxqx=y'Vx, где y'=y—dv и Vx=C(y—dy). Разница этих
расходов на длине dx равна
yVx-y1Vx1 = Cy2-C(y-dy)2 = 2Cydy.
(63)
Эта разница обусловлена тем, что на длине dx вода поглощается
почвой и накапливается слой воды на поверхности полосы.
На отрезке х (рис. 44) средняя скорость поглощения воды в момент t равна k0/t. Влияние накопления воды на поверхности отрезка х
определяют поправочным коэффициентом п к скорости поглощения
(n>1).
Среднюю скорость поглощения воды на отрезке х с поправкой
на остающийся на поверхности слой воды для времени t принимают
nk 0
.
t
Таким образом, уравнение баланса стекающей поливной воды
имеет вид:
nk
2Cydy    0 dx.
(64)
t
110
Знак минус показывает, что с увеличением л: уменьшается у.
Интегрируя это уравнение, получаем:
Cy 2  
nk0
x  С.
t
(65)
Рисунок 53 – Схема движения воды по полосе по А.Н. Костякову.
При х = 0, y = h и C = C h2 уравнение слоя стекающей воды при
поливе напуском принимает вид:
nk
C h 2  y 2   0 x.
(66)
t
Если за х принять длину добегания струи в момент t после полива, при которой у = 0, то:
nk
q  Ch 2   0 x.
(67)
t
Из этого уравнения определяют длину добегания х в момент t


qt
x
.
nk0
(68)
и время добегания:
1
 nk x  
t x   0  .
 q 
Длина полосы равна:
111
(69)
qt 
ln  nx 
.
(70)
k0
К этим же выводам можно прийти более простым способом.
При расчете полива по полосам считают, что при правильном подборе
расчетных элементов техники полива обеспечивается равномерное
увлажнение по длине и ширине полосы, которое можно записать
уравнением:
q y t n  m0ln b ,
(71)
где q y - удельный расход воды на метр ширины полосы, м3/с;
t n - продолжительность подачи волы на полосу при расчетной
поливной норме т0 слоем, м;
ln - расчетная длина полосы; м;
b - расчетная ширина полосы, м, b  1м.
Для увязки расчетных элементов техники полива с водопроницаемостью почв поливную норму т0 заменяют средней скоростью
впитывания, тогда:
m0  h  срt  k0t1
(72)
Отсюда находим продолжительность подачи воды на полосу tп
(ч) поливной нормой т0:
1
1
чим
m 
t n   0 
(73)
 k0 
Подставив в уравнение (71) значение т0 из формулы (72), полу-
q ytn  k0lntn1
находим связь элементов техники полива.

q y t n  k 0 ln
Из уравнения (75) определяем длину полосы:
ln 
(74)
(75)
q y tn
k0
(76)
Если длина полосы 1п известна по условиям организации территории, то уточняют удельный расход qy для данной водопроницаемости почв
kl
q y  0 n
(77)
tn
112
К моменту прекращения подачи воды на полосу tx вода продвигается на x  ln / n , где п - 1,05... 1,25; х увеличивается с повышением
удельного расхода и уклона вдоль полосы и уменьшением водопроницаемости почвы.
Отрезок в конце полосы ln  x увлажняется за счет передвижения остатка воды на полосе после прекращения подачи. Средняя скорость продвижения воды в этот период:
V1  C R  i  C hi ,
(78)
где h — слой воды на полосе;
i — средний уклон вдоль полосы.
Продолжительность продвижения остатка воды tc от начала до
любого сечения 1Х полосы
l
tc  x .
(79)
V1
Равномерность увлажнения по длине полосы проверяют по времени, в течение которого отдельные участки полосы находятся под
водой:
t y  t n  tc  t Д ,
(80)
где ty - продолжительность увлажнения участка полосы;
tД - продолжительность добегания воды от начала полосы на
любую длину 1Х находим из уравнения:
1
 k l 
tД   0 x  .
 q 
 y 
(81)
Для равномерного увлажнения ty должна быть близка к tn для
любого сечения; расхождения допускаются не более 20...25%. Обычно в конце устраивают валик, подпирающий стекающую воду, тем
самым добиваясь равномерности увлажнения.
Расход воды на всю ширину полосы:
qn  q ybn .
(82)
где bп - ширина полосы, м.
Расчеты техники полива по полосам по вышеприведенным формулам получаются приближенными.
Производительность труда поливальщика на поливе по полосам
с головным пуском воды колеблется от 2 до 10 га в смену, в зависимости от спланированности и длины полосы, удельного расхода и поливной нормы, автоматизации и механизации полива.
113
Достоинства полива по полосам: высокая производительность
труда, удовлетворительное увлажнение почвы и заделка семян (кроме
валиков) при высококачественной планировке.
Однако полив по полосам зависит от рельефа и почв, требует
расположения полос поперек горизонталей. Кроме того, валики затрудняют уход за растениями и уборку культур машинами, требуется
тщательная планировка и ежегодное выравнивание полос.
Полосы делают тем короче, чем больше водопроницаемость
почвы, чем больше выражен микрорельеф, чем меньше уклон, и,
наоборот, чем меньше уклон полосы, тем больший удельный расход
воды надо давать для получения одинаковой поливной нормы.
Чем длиннее полосы, тем выше производительность труда на
поливе, тем меньше земли отчуждается под временные оросители.
Поэтому на хорошо выровненных, спланированных землях применяют длинные полосы.
Расход воды, подаваемой на широкую и длинную полосу, достигает 500 л/с. При этом обеспечивается очень высокая производительность труда на поливе (1 - 1,5 га/ч).
Таблица 10 – Рекомендуемые длины полос и удельных расходов
на хорошо выровненных участках (ЮжНИИГиМ)
Средняя скорость впитывания воды в почву,
мм/мин
Уклон полос
1,5
1,5-3,0
3,0
250-300
200-250
150-200
0,002-0,004
8-6
10-8
12-10
300-350
250-300
200-250
0,004-0,007
6-5
8-6
10-8
350-400
300-350
250-300
0,007-0,01
5-4
6-5
8-6
Примечание. В числителе показаны длины полос (м), а в значенателе – удельный расход (л/с).
В отличие от полос с головным пуском воды полосы с боковым
напуском воды отделяют друг от друга не валиками, а бороздами глубиной 25-30 см, которые нарезают каналокопателями КЗУ-0,3. Ширину полос делают кратной ширине захвата сеялки и уборочных машин.
Полив ведут следующим образом: сначала вода подается в голову полосы, когда ее движение замедляется из-за неровностей рельефа, пускают воду из боковой борозды и таким образом смачивают неполитые
участки. Расход воды в борозде равен 20-40 л/с. Производительность
114
труда на поливе невысокая - 0,7-1,5 га за смену. Недостатки этого
способа - неравномерность увлажнения почвы, большие потери воды
на фильтрацию в бороздах и низкая производительность труда.
Нарезка поливных полос сводится к формированию водоудерживающих валиков, которые создаются следующими способами.
Одним из способов нарезки валиков является нарезка с помощью КЗУ-0,3Б; ПР-0,5; КПУ-2000А. Этот способ имеет существенные
недостатки. При работе палоделателей вдоль отсыпаемых валиков образуются резервы, которые при поливе затопляются водой, а сама поливная полоса остается незатопленной. Заравнивание этих резервов
требует дополнительных затрат.
Для другого способа формирования валиков используется машина свального типа, состоящая из двух отвалов, установленных таким образом, чтобы ширина захвата одного отвала была равна половине ширины полосы. Отвалы заканчиваются вырезом для формирования валика. Недостатком этого способа является малая производительность, ограниченная ширина нарезаемых полос, отсутствие регулировки параметров формируемого валика.
В третьем случае используется полосообразователь развального
типа и технология нарезки заключается в следующем: при нарезке
полос полосообразователь передним углом врезается в почву и перемещает грунт вдоль боковых досок и формирует два полувалика.
Следующим проходом полосообразователь одной боковой доской
идет по образованному полувалику, а вторым формирует новый полувалик с выравниванием новой полосы. Ширина нарезаемых полос 4,5
м, производительность 2 га/ч. Основным недостатком такого способа
является ограниченная размерами орудия ширина нарезаемых полос.
При нарезке валиков одновременно со вспашкой используется
плуг с удлиненным отвалом или плуг с полосообразователем конструкции А.А.Сидько. Для образования валика и выравнивания полосы на втором корпусе плуга ПЛН-5-35 устанавливается полосообразователь. Ширина полосы 1,4 м, высота валика 10 см. Основной недостаток - ограниченная ширина полосы.
При отсыпке валиков с помощью грейдера [51] происходит некачественное формирование валиков, сильное уплотнение поверхности полосы в местах среза и необходимость проведения дополнительной планировки внутри полосы. Валики нарезают за 3-4 прохода
грейдера с каждой стороны.
На больших и сложных уклонах валики делают узкозахватными
риджерами, которые крепят к сеялке сзади. На спокойных рельефах
115
полосы нарезают обычно шириной 3,6 м (захват сеялки) риджером,
который крепится к удлиненной спице сеялки впереди сошников.
При движении посевного агрегата риджер выравнивает впереди
сошников поверхность почвы, сгребает верхний сухой слой и образует водоудерживающий валик высотой 16…25 см с основанием 40…60
см. Сошники сеялки заделывают семена сзади полосообразователя в
выровненную, слегка уплотненную почву.
Полив по полосам с головным пуском применяют на участках с
уклоном менее 0,004. Воду на полосы подают из выводных борозд, ас
уклоном более 0,004 – временных оросителей.
На поливном участке полив ведут снизу-вверх. В начале полива
воду подают из временного оросителя в нижнюю выводную борозду,
из которой ее выпускают на последние 3…5 полос с помощью сифонов, труб, поливных щитков с фартуками или через прокопы в нижней дамбе выводной борозды. После того как вода покроет 0,7…0,9
длины полосы, поливальщик перекрывает воду в выводной борозде
брезентовой перемычкой или переносным подпорным щитом и выпускает воду в следующие 3…5 полос. Полив повторяют до тех пор,
пока поливальщик не польет все полосы из нижней выводной борозды. После этого аналогично ведут полив из следующей вышерасположенной выводной борозды. При такой очередности полива поливальщик идет вверх по неполитой площади.
Производительность поливальщика на поливе тем выше, чем
больше расход воды в выводной борозде. Желательно, чтобы поперечный и продольный профили выводной борозды обеспечивали пропуск воды не менее 60 л/с. Элементы техники полива по полосам:
длина и ширина полосы, удельный расход воды в голове полосы, продолжительность полива и высота водоудерживающих валиков. Все
эти элементы взаимосвязаны и зависят от водопроницаемости почвы,
уклона, выровненности рельефа, поливной нормы. От правильного их
сочетания зависят качество полива и производительность труда поливальщиков. Ширину полосы и высоту валиков принимают из условия
поделки полосы, остальные элементы рассчитывают.
Полив по полосам с боковым пуском воды применяют только на
участках с поперечным уклоном более 0,002, а также при сложном
микрорельефе. В отличие от полос с головным пуском воды полосы с
боковым пуском отделяют друг от друга не валиками, а каналами
глубиной 25…30 см, которые нарезают каналокопателями.
Ширину полос делают кратной ширине захвата сеялки и уборочных машин. Полив ведут так: сначала воду подают в голову полосы, когда ее движение замедляется из-за неровностей рельефа, пуска116
ют воду из боковой борозды и таким образом смачивают неполитые
участки. Производительность труда на поливе невысокая - 0,7… 1,5 га
за смену. Недостатки этого способа - неравномерность увлажнения
почвы, большие потери воды на фильтрацию в бороздах и низкая
производительность труда
Комбинированный способ напуска по полосам дает лучшие результаты при влагозарядковых поливах неспланированных площадей.
Его можно применять до вспашки и после вспашки поля.
Выбор времени полива определяется состоянием почвы. Если ко
времени освобождения поля от предшественника почва сильно пересушена, целесообразно, чтобы полив проводился до вспашки.
При поливе по стерне восстанавливают по старым трассам выводные борозды и временные оросители, которые перед уборкой
предшествующей культуры пришлось заровнять.
При влагозарядковом поливе удельный расход на полосу увеличивают до 8… 10 л/с на 1 м ширины полосы.
Полив по полосам следует применять для орошения сельскохозяйственных культур преимущественно сплошного сева (зерновые,
травы) на спланированных участках при уклонах поверхности земли:
поперечных - не более 0.002, продольных (в направлении полива) - не
более 0,015.
Распространены в основном узкие полосы. Широкие и очень
широкие (до 20...30 м) применяют на малых уклонах при хорошем
микрорельефе и после тщательной планировки, для запасных или
предпосевных поливов. Выравнивание узких полос и устройство валиков проводят одновременно с посевом. Трактор в одном сцепе ведет полосообразователь, а за ним сеялку.
Узкие полосы шириной 1,8-7,2 м и длиной 200-400 м следует
применять при поперечных уклонах местности 0,001-0,002.
Широкие полосы шириной 25-40м и длиной до 600 м следует
применять на спланированной поверхности с продольным уклоном не
более 0,001-0,003 при отсутствии поперечных уклонов.
Подача воды в полосы должна производиться с применением
сифонов, поливных машин и водовыпусков.
Для подачи воды в поливные полосы в практике орошаемого
земледелия применяют две принципиальные схемы расположения
временной оросительной сети – продольную и поперечную [60; 61].
По продольной схеме параллельно полосам нарезают временные
оросители через 50-200 м и поперек выводные борозды на расстоянии
100-500 м и более, в зависимости от уклонов, спланированности поля
и почв.
117
Во избежание размывов временных оросителей продольную
схему применяют на участках с уклоном не более 0,005.
По поперечной схеме нарезают только временные оросители
поперек поливных полос с уклоном 0,001-0,002, из которых вода
непосредственно подается в полосы.
Поперечную схему расположения временных оросителей применяют на участках с уклоном более 0,004-0,005.
При поперечной схеме расположения оросителей исключается
работа по заделке и заравниванию выводных борозд, увеличивается
коэффициент полезного действия временной оросительной сети поливного участка и коэффициент земельного участка.
Рисунок 54 – Расположение временной оросительной сети: а –
продольная схема; б – поперечная схема; 1 – канал; 2 – временные
оросители; 3 – выводные борозды; 4 – поливные борозды
Временные
оросители
нарезают
каналокопателямизаравнивателями КЗУ-0,3 всех модификаций и каналокопателемпалоделателем КПУ-2000А, КОР-500, Д-716.
Для проведения вегетационных поливов временную оросительную сеть нарезают через 2-3 дня после сева. Для проведения влагозарядковых (предпосевных) поливов временная оросительная сеть
должна быть большего поперечного сечения. После полива сеть заравнивают.
Для заравнивания оросителей на универсальную раму каналокопателей монтируют два отвала под углом друг к другу, которые
сгребают валки и ссыпают их в канал.
118
На временных оросителях и выводных бороздах для подъема
уровня воды в них и направления её в поливные борозды и полосы
ставят глухие и транзитные щиты и перемычки. Глухие щиты (перемычки) делают трапецеидальной формы из листовой стали и применяют их при полном перекрытии водного потока.
Транзитные подпорные переносные щиты (перемычки) делают
тоже из листовой стали, но для пропуска транзитного расхода воды в
щите вырезают отверстие диаметром 150-200 мм, через которое вода
вытекает в брезентовый рукав длиной 70-90 см, прикрепленный болтами к щиту. Для регулирования транзитного расхода сечение рукава
может изменяться при помощи шнура. Для полного перекрытия транзитного потока рукав обычно укладывают на верх щита.
Для обеспечения качественного перекрытия оросительного канала разработано устройство для установки щит-перемычки в оросительном канале (Патент №77533) [52], которое содержит раму, навешиваемую на заднюю навеску трактора, на раме имеется гидроцилиндр, обеспечивающий раскрытие и закрытие зацепов для крепления
щита-перемычки. К щиту-перемычке по периметру прикреплен
уплотнитель из резины и четыре штыря, два в нижней части щитаперемычки и два в боковой, находящиеся выше уровня воды оросительном канале.
Устройство работает следующим образом. Трактор, с навешенным устройством, движется вдоль оросителя с противоположной стороны от поливного поля. Задней навеской трактора 2 рама 1 опускается и гидроцилиндром задней навески 2 прижимает щит-перемычку
5 к дну и боковым стенкам оросителя, при этом штыри 7 и щитперемычка 5 вдавливаются в грунт, а уплотнитель 6 под напором воды прижимается к грунту впереди щита-перемычки 5, препятствуя
проникновению воды под щит-перемычку. По окончании вдавливания с помощью гидроцилиндра 3 зацепы 4 разводятся, рама 1 поднимается задней навеской трактора 2 вверх, уровень воды в оросителе
поднимается и вода поступает в поливные борозды (полосы).
По окончании полива трактор подъезжает к месту установки
устройства, гидравликой опускает раму 1 на щит-перемычку с раскрытыми зацепами 4, закрывает зацепы и задней навеской 2 поднимает щит-перемычку в транспортное положение. Затраты времени на
установку-снятие щита-перемычки составляют 3-5 минут, а так как
время полива по бороздам составляет 4-6 часов, то один механизатор
может обслужить 8-10 щитов-перемычек.
119
Рисунок 55 - Устройство для установки щит-перемычки в оросительном канале
В 80-е годы прошлого столетия получил широкое распространение способ подачи воды в полосу с помощью бульдозера. Способ заключается в том, что после нарезки временной оросительной сети для
подачи воды из временного оросителя в полосу бульдозер с гидроцилиндром подъема щита (бульдозерной лопатой) движется под углом
30-350 к временному оросителю. Бульдозерная лопата срезает берму
оросителя и срезанным грунтом перекрывает ороситель, а вода из
оросителя через срезанный «проран» поступает в полосу [53].
120
Недостатком данного устройства является то, что бульдозер
движется по полосам, в которых протекает вода, при этом разрушаются полосы, валики и борозды при двойном проходе трактора по
ним для срезки бермы и возвращения трактора на новую позицию.
Так же не представляется возможным использовать этот способ для
вегетационного полива, когда полосы засеяны культурами.
Существует устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу (патент № 2312490) [54], состоящее из рамы сварной
конструкции 1, гидроцилиндра для подъема устройства 2, закрепленного снизу трактора, щита 3, имеющего шарнирное соединение со
штоком второго гидроцилиндра 4, установленного на раме устройства. Второй гидроцилиндр выполняет функцию перемещения щита
относительно рамы. Рама устройства навешивается сбоку на лонжерон трактора и имеет возможность подниматься с помощью гидроцилиндра 2, что позволяет трактору с устройством находиться на противоположной стороне временного оросителя от поливаемой полосы и
перекрывать ороситель срезанным грунтом, не нарушая полосы и водоудерживающие валики, тем самым увеличивая коэффициент использования орошаемой площади и улучшая качество полива (рис.
47).
Для качественного перекрытия временного оросителя щит выполнен из двух неравных по длине частей, присоединенных к раме
устройства с помощью шарнирного соединения 5, обеспечивающего
свободный поворот щита относительно рамы (рис. 56).
К щиту прикреплена пружина сжатия 6, и ограничитель поворота щита 7, обеспечивающие возврат щита после выполнения перекрытия в первоначальное положение, то есть в положение перпендикулярное раме устройства (рис. 57).
Исходными величинами для определения размеров пружины
являются: сила при рабочей деформации Р1=500 Н; сила при рабочей
деформации Р2=1500 Н; рабочий ход h=500 мм; число циклов до разрушения N=1∙105; наружный диаметр D=50 мм.
121
2
4
1
3
Рисунок 56 - Устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу, навешенное на универсально-пропашной трактор МТЗ80
6
5
7
Рисунок 57 - Устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу (вид сверху)
122
5
Рисунок 58 - Устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу (вид сверху), завершающий этап открытия бермы оросителя
На основании [55; 56] по величине N устанавливаем, что пружина относится ко 2 классу.
Находим силы, соответствующие предельной деформации:
Р3 
Р2
Р
 2 .
1  0,05 1  0,1
(83)
1500
1500

 15791667 Н .
1  0,05 1  0,1
Принимаем пружину 2 класса 3 разряда со следующими параметрами: Р3=2000 Н; D=53 мм; d=6 мм; жесткость одного витка
z1=216,7 Н/мм; наибольший прогиб одного витка f3=9,599 мм [57].
Размер Н2 с учетом конструкций зацепов определяем длину
гнезда для размещения пружины в узле, а размер Н3 с учетом конструкций зацепов ограничивает деформацию пружины при заневоливании.
После нарезки временного оросителя, трактор с боковой навеской устройства подъезжает как можно ближе к берме оросителя, выдвигает шток гидроцилиндра 4 на полную длину, при этом благодаря
пружине 6, щит 3 устанавливается параллельно трактору (оросителю).
Гидроцилиндром подъема 2 щит 3 опускается на поле по другую сторону противоположной бермы оросителя.
При включении гидроцилиндра 4 движение щита начинается с
меньшей части стороны щита (за счет действия сил сопротивления
резанию грунта), которая подвигает грунт с бермы в сторону оросителя. Дойдя до ограничителя 7, эта сторона останавливается и движется
Р3 
123
только другая часть щита. При этом движение совершается поступательно за штоком гидроцилиндра и по окружности с центром на конце ограничителя хода меньшей части щита. Грунт, срезанный с бермы
большим плечом щита подается в ороситель и одновременно прижимается к той части грунта, которую сдвинул щит своей короткой частью. Благодаря этому движению грунт, срезанный с бермы, качественно перекрывает ороситель, а проран в берме для прохода воды
из оросителя в полосу получается шире оросителя. За счет этого скорость воды в проране не превышает скорости воды в оросителе и интенсивного размыва бермы оросителя не происходит.
Для подачи воды в поливные полосы разработано устройство,
состоящее из рамы, гидроцилиндра для подъема устройства, закрепленного снизу трактора, щита, имеющего шарнирное соединение со
штоком второго гидроцилиндра, установленного на раме устройства.
По результатам испытаний было выявлено, что конструкция
устройства для подачи воды в полосу создает опрокидывающий момент для трактора, в связи с этим были внесены изменения в конструкцию, а именно, навеску рамы выполнили на автоматическую
сцепку СА-1 трактора (рис. 51).
Рама устройства выполнена из профиля прямоугольного сечения, по длине которого за счет работы гидроцилиндра перемещается
на роликах каретка (рис. 52), на конце которой прикреплен кронштейн для крепления щита. Ролики выполнены такой конфигурации,
что они копируют внутренний профиль полок рамы швеллера и имеют ограничительные буртики, обеспечивающие фиксирование каретки от бокового смещения. Ролики выполнены из Сталь 45 ГОСТ 105080.
124
Рисунок 59 - Устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу, навешенное на универсально-пропашной трактор МТЗ80
Навешивание рамы на автоматическую сцепку трактора осуществляется через сварной кронштейн, к боковым граням которого
приварены ушки для крепления рамы в точке А и для крепления гидроцилиндра подъема в точке Б. Для крепления рамы к механизму
навески предусмотрено наличие гидроцилиндра и пальца диаметром
40 мм и длиной 200 мм, приваренного к механизму навески.
Подача воды в полосы осуществляется с нарезки каналокопателем временного оросителя, после чего трактор с навешенным на автоматическую сцепку устройством подъезжает как можно ближе к
берме оросителя, с помощью второго гидроцилиндра осуществляется
выдвижение тележки рамы на полную длину, при этом благодаря
пружине, щит устанавливается параллельно трактору (оросителю).
С помощью автоматической сцепки опускает раму конструкции
так, чтобы щит был установлен по другую сторону противоположной
бермы оросителя и начинает выдвигать шток бокового гидроцилиндра до тех пор, пока щит не выровняется по горизонтали.
При обратном ходе гидроцилиндра движение щита начинается с
меньшей части стороны щита (за счет действия сил сопротивления
резанию грунта), которая подвигает грунт с бермы в сторону оросителя. Дойдя до ограничителя, эта сторона останавливается и движется
только другая часть щита. Грунт, срезанный с бермы большим плечом
125
щита подается в ороситель и одновременно прижимается к той части
грунта, которую сдвинул щит своей короткой частью.
Южный научно-исследовательский институт гидротехники и
мелиорации (ЮЖНИИГиМ) предложил ликвидировать временные
оросители и выводные борозды на поливных участках, обосновывая
это большими потерями воды на фильтрацию. При поперечной схеме
вместо временных оросителей устраивают постоянные каналы с
уклоном около 0,0005 на пропуск расхода 200-300 л/с.
Вода из постоянного канала через водовыпуски подается в отсеки распределительной однобортной борозды, откуда автоматически
распределяется в поливные борозды или полосы.
Для подачи воды в полосы в канале монтируются перегораживающие устройства и водовыпуски: шандоры и хлопушки [58].
Недостатками данного способа полива и устройств являются
высокая стоимость капитальных вложений, низкая степень механизации полива и наличие гидросооружений, мешающих проведению
сельскохозяйственных работ на поле.
С целью улучшения равномерности полива предлагаются различные варианты дискетной подачи оды в полосы. Один из существующих способов заключается в нарезке временного оросителя,
открытии бермы временного оросителя напротив каждой поливной
полосы 1 заранее, до пуска воды в ороситель (рис. 60). При этом
грунт из бермы 2 раздвигают и уплотняют к стенкам прорана в сторону полосы. Один щит-перемычка 3 устанавливается ниже первого
прорана на расстоянии 15 см, второй – на этом же расстоянии ниже
второго прорана.
При пуске воды во временный ороситель максимальный уровень воды за счет уклона поля будет достигнут около первого щитаперемычки, и вода потечет через прорезанный в берме проран в
первую полосу.
После добегания воды до конца первой полосы первый щитперемычка с помощью навески 4 снимается с оросителя и переносится ниже третьего прорана. Вода в оросителе за счет уклона добегает
до второго щита-перемычки и переливается во вторую полосу через
второй проран. При этом часть воды (15-20%) за счет уклона в оросителе продолжает поступать в первый проран. Поскольку первая полоса в этот момент уже полита, то скорость промачивания почвы ниже,
чем у не политой полосы, вода продвигается по полосе с большей
скоростью, что способствует выравниванию глубины промачивания
почвы по длине полосы.
126
Рисунок 60 – Дискретный способ полива по полосам
После добегания воды до конца второй полосы щит-перемычка
переносится ниже четвертого прорана и так процесс продолжается до
тех пор, пока не будут политы все полосы.
При необходимости можно проводить несколько поливов за сезон без дополнительных затрат, кроме подачи воды в ороситель и перестановки щитов-перемычек в оросителе.
По окончании оросительного сезона автогрейдером или другой
машиной грунт с бермы, возвращается обратно в ороситель, после чего поле готово для уборочных работ.
127
Пример реализации способа. При поливе люцерны на площади
120 га с длиной поливной полосы 350 метров и уклоне поля 0,005,
влагопроницаемости почвы 2,0 мм/мин, удельным расходом 8 л/см
полученные данные по равномерности глубины промачивания в начале и конце полосы в зависимости от поливной нормы и способа полива представлены в таблице 11.
Таблица 11 – Пример реализации способа полива
Неравномерность глубины
промачивания, %
Способ
700
800
1000
1500
3
3
3
м /га м /га м /га
м3/га
Подача воды с конца оросителя.
46
45
45
38
Подача воды с головы оросителя, от18
12
10
8
крытие бермы напротив каждой полосы до пуска воды в ороситель.
Устройство для полива по полосам состоит из двух сменных
щитов-перемычек 3, навешиваемых на трактор, гидроцилиндра 5,
обеспечивающего подъем рамы 6, гидроцилиндра 7, обеспечивающего выдвижение рабочего органа 8, имеющего клиновую режущую
форму с вогнутыми отвалами.
Устройство для полива по полосам работает следующим образом.
На лонжерон трактора сбоку крепится навеска устройства для
полива по полосам, трактор подъезжает как можно ближе к берме
оросителя, опускает раму 6 напротив поливной полосы 1, опускает
щит-перемычку 3 и выдвигает шток гидроцилиндра 7 на полную длину, при этом благодаря клиновой форме рабочего органа 8 грунт срезается с бермы оросителя 2, образуя проран, а вогнутая поверхность
рабочего органа обеспечивает раздвижение и уплотнение грунта в
стороны.
Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие
преимущества:
- при поливе не происходит заиление временного оросителя срезанным грунтом;
- возможность проведения дискретного полива, обеспечивающего лучшую равномерность промачивания почвы;
- снижение затрат на проведение последующих поливов за счет
снижения объема земляных работ.
128
3.6 Улучшенная техника полива напуском по
зарегулированным полосам
Исследования, по совершенствованию полива напуском по полосам на склоновых землях, проводились путем постановки многофакторных полевых экспериментов по проблемам установки и отработки, устойчивых противоэрозионных элементов техники и технологии орошения и адаптации их в производственных условиях.
Техника полива напуском по зарегулированным полосам проста,
однако равномерное рассредоточение в полосе поливного слоя оросительной воды, достигается только при условии тщательной поперечной планировке орошаемого участка. В этой связи проведено обоснование рациональных категорий водоземлепользования полос по следующим элементам техники и технологии полива:
- в предгорной зоне на склоновых землях, как и на равнинных
землях, полив по полосам целесообразно применять только для орошения культур сплошного сева и при влагозарядке, при не убранной
стерни или задернованности;
- зарегулированные полосы создаются (рис.10) на хорошо выровненных участках с общим уклоном поверхности не более 0,05.
При этом способе полива поливной участок размечают на отдельные
узкие полосы шириной по 3,6-7,2 м (кратное ширине захвата сеялки);
- тщательно выравнивают поверхность почвы на всем поле или
отдельной полосе по направлению наибольшего уклона по ее длине и
под наименьший возможный уклон по ширине. Если поперечные
уклоны очень малы (0,001-0,0008 и менее) полосы могут быть в 2-5
раз шире.
Исходя из вышепоименованных условий применения полива по
полосам, разработана, водоучетно-регулирующая система полива.
Суть ее заключается в создании зарегулированных поливных полос.
Узкие, зарегулированные полосы, шириной 7,2 м, двух кратному захвату зерновой сеялки, устраивают на уклонах более 0,01 одновременно с севом сельскохозяйственных культур агрегатом из палоделателя (риджера) и тракторной сеялки. В процессе работы палоделатель,
идущий впереди сеялки, срезает подсохший земельных ресурсов, способствующих улучшению социального уровня сельского населения
3.7 Особенности полива по полосам в ночное время
Ночные поливы, в условиях жаркого климата, очень благоприятно влияют на физиологические особенности роста и развития сель129
скохозяйственных культур. Однако, их проведение затрудняется плохой видимостью в окружающей среде. Чтобы не снижалось качество
полива, рекомендуется следующая технология производства ночных
поливов.
Подготавливать участок к ночному поливу нужно заблаговременно вечером с таким расчетом, чтобы в течение всей ночи поливались одни и те же борозды. Для этого под ночной полив отводят
участки с наиболее ровной поверхностью и по возможности с малыми
уклонами и более длинными бороздами.
Поливной ток, которым днем управлял один поливальщик, распределяют на большее количество одновременно поливаемых полос
так, чтобы величина струи была в 2 раза меньше, чем днем.
При таком распределении поливальщик будет избавлен от необходимости в темноте переключать поливную воду в новые поливные
полосы. Он должен следить только за исправностью и работой каналов, выводных борозд, водосливов, не допускать повышенного расхода воды в них. Естественно, что поливальщики, работающие в ночную смену, должны иметь фонари и соответствующую амуницию для
полива.
130
IV ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИВА ПО БОРОЗДАМ
4.1 Элементы техники полива по бороздам
Полив по бороздам - это способ полива, при котором вода движется по бороздам отдельными струями и впитывается в почву под
действием гравитационных и капиллярных сил через смачиваемую
поверхность поливных борозд. Полив по бороздам основной и самый
распространенный способ полива. По бороздам поливают пропашные
культуры, виноградники, сады, а в некоторых районах и узкорядные
культуры. В последнем случае борозды должны быть засеваемыми.
Расстояние между поливными бороздами назначают из условия
получения максимальных урожаев. Оно зависит в основном от
свойств почвы, уклона борозд и характера размещения растений. На
тяжелых влагоемких почвах, где контур увлажнения широкий, расстояние между поливными бороздами может быть принято значительно большим, чем на легких маловлагоемких почвах, где контур
увлажнения узкий, вытянутый книзу. Расстояние между бороздами
должно обеспечить достаточно равномерное увлажнение всего активного слоя почвы. Широкие междурядья позволяют существенно увеличить поперечное сечение борозд в сравнении с узкими междурядьями, а, следовательно, их пропускную способность и длину, что особенно важно при малых уклонах борозд.
Уклоны орошаемых полей являются важным фактором, определяющим сочетание оптимальных элементов техники полива.
Уклоны орошаемых полей по степени влияния на элементы техники полива по бороздам могут быть сгруппированы следующим образом:
- безуклонные и очень малоуклонные земли (уклон меньше
0,001) со средним уклоном 0,0005, на этих землях полив производится
при больших подпорах в конце борозды без поверхностных сбросов,
хотя потери на глубинную фильтрацию достаточно велики (больше 20
%) (рис. 61);
131
Рисунок 61 - Профиль увлажнения почвы по длине борозды при
поливах без сброса
- малоуклонные земли (уклоны от 0,001 до 0,0025 со средним
уклоном 0,00175), на которых полив производится также без сбросов,
подпор в этих бороздах распространяется на 55÷80 м; при потерях на
глубокую фильтрацию и испарение;
- земли со средними уклонами 0,005 (уклоны от 0,0025 до
0,0075), в конце борозд наблюдаются небольшие подпоры, которые в
зависимости от междурядий, распространяются на 25-30 м, могут
наблюдаться сбросы и потери на глубинную фильтрацию;
- земли с большими уклонами (от 0,0075 до 0,025 со средними
уклонами 0,001); ирригационная эрозия почв при поливах, потери на
глубинную фильтрацию и поверхностные сбросы;
- земли с очень большими уклонами – от 0,025 до 0,05, средние
уклоны – 0,04, полив возможен очень малыми расходами в борозду.
Кроме уклонов поверхности поля, другим важным фактором,
также определяющим особенности элементов техники полива, является водопроницаемость почвы, характеризующая зависимость скорости впитывания воды в почву от времени. При достаточно большом
времени полива скорость впитывания становится постоянной. По постоянной скорости впитывания, зависящей от различного механического состава почв, выделяют следующие основные классы водопроницаемости (табл. 11).
Основными элементами техники и технологии полива по бороздам являются: длина борозды; расстояние между поливными бороздами; уклон борозды; максимальный расход поливной струи в голове
борозды, при котором эрозия почв должна быть минимальна; время
добегания поливной струи до конца борозды; общая продолжительность полива.
132
Кроме основных элементов техники бороздкового полива необходимо знать: минимальные расходы струи, равные скорости впитывания по длине борозды; поперечное сечение борозды и смоченный
периметр.
В зависимости от уклонов различаются поливные борозды:
- тупые, в конце которых имеется перемычка и при поливе образуется подпор;
- поливные борозды проточные, в конце которых производится
технологический сброс воды.
При поливе со сбросом конец борозды получает минимальное
увлажнение корнеобитаемого слоя (рис.62). При недостаточном
увлажнении отсутствуют потери воды на глубокое просачивание воды ниже корнеобитаемого слоя и потери на сброс. Вода при таком недостаточном увлажнении может быть использована достаточно эффективно.
Рисунок 62 - Пример хорошего полива
Таблица 12 – Классификация водопроницаемости почв по установившейся интенсивности инфильтрации
Класс
Установившаяся интенсивХарактериводостика водо- Механический ность инфильтрации, мм/час
пронипроницаемосостав почв
цаемосредняя
интервал
сти
сти
супесчаные и
песчаные почочень высо- вогрунты мощА
15
10-20
кая
ностью около 1
м, подстилаемые
галечниками
133
Б
высокая
легкие мощные
суглинки
8
6-10
В
средняя
средние суглинки
4,5
3-6
низкая
тяжелые суглинки с прослойками средних
2,5
2-3
глины и суглинки,
подстилаемые
очень низкая
водонепроницаемыми
прослойками
1,5
1-2
Г
Д
Однако, при этом, возникает ряд других проблем: необходимость очень частых поливов, ограничение развития корневой системы
растений и, в конечном итоге, урожай снижается при колебаниях в
подаче воды или недостаточной водообеспеченности.
При подаче слишком большого объема воды (рис. 63) появляются большие потери воды на просачивание ниже корнеобитаемого
слоя, питательные вещества вымываются за пределы корнеобитаемого слоя, появляются большие сбросы, на почвах с пониженной водопроницаемостью борозды могут затапливаться.
Рисунок 63 - Пример чрезмерного полива
Подача в корнеобитаемый слой заданной поливной нормы по
агротребованиям обеспечивается оптимальным сочетанием элементов
техники полива, при котором достигается высокая равномерность
134
увлажнения почвы по длине борозды и высокий коэффициент полезного действия полива (КПД). Равномерность увлажнения по длине
борозды определяется коэффициентом равномерности:
Кр 
слой впитавшейся воды в конце борозды hk

.
слой впитавшейся воды в начале борозды hн
(84)
Для получения высоких урожаев и снижения затрат поливной
воды, коэффициент равномерности должен быть не менее 0,8÷0,9.
КПД техники полива определяется соотношением:
КПД 
объем воды, поступивший в корнеобитаемый слой

объем воды, поданныйна поле
поливнаянорма нетто
.
(85)
поливнаянорма брутто
Поливная норма по агротребованиям – это поливная норма
нетто – расчетная поливная норма, вычисленная по дефициту влаги в
почве, как разность между запасами влаги в корнеобитаемом слое
почвы при предельной полевой влагоемкости и допустимой предполивной влажности, принимаемой обычно 0,7 предельной полевой влагоемкости.
Исходя из этого условия в фазе цветения - плодообразования
поливные нормы нетто при расчетном слое 0-100 см для почв с глубоким залеганием грунтовых вод предусмотрены следующими:
тяжелые глинистые почвы - 1100 м3/га;
тяжелые суглинистые почвы - 1000 м3/га;
среднесуглинистые почвы - 900 м3/га;
легкосуглинистые почвы - 750 м3/га;
песчаные-супесчаные - 600 м3/га.
До цветения и в периоды созревания эти поливные нормы
должны быть уменьшены приблизительно на 30 %, т.е. расчетный
слой увлажнения уменьшается с 0 - 100 см до 0 - 70 см.
При близком залегании грунтовых вод расчетный слой увлажнения составляет 0 – 50 см и поливная норма нетто составляет в среднем 500 м3/га.
Данные поливные нормы нетто рассчитаны для средних значений предельной полевой влагоемкости, свойственных данным типам
почв. Отклонения от этих средних могут иметь достаточно большие
значения. Поэтому для конкретных хозяйств или поливных участков
следует уточнять предельную полевую влагоемкость и поливные
нормы нетто.

135
Поливная норма брутто – поливная норма, которая фактически
подана на поле. Коэффициент полезного действия полива должен
быть не менее 0,85 – 0,95.
Оросительная норма - сумма всех поливных норм. Исходя из величины уклона участка и ширины междурядий, борозды делают различной глубины: на больших уклонах и узких междурядьях – мелкие
(8-12 см), на малых уклонах с шириной более 45 см - средние (12-15
см) или глубокие (18-20 см). При этом, борозды бывают сквозные или
тупые, короткие (60-80 м) или длинные (до 500 м). При поливе по бороздам почву необходимо увлажнить равномерно по всей ширине
междурядья и на глубину не менее 40 см.
Таблица 13 Длина борозд по рекомендациям ФАО
Длина борозды
Уклон
тяжелого механи- среднего механи- легкого механичеческого состава
ческого состава
ского состава
0,0005
300
0,001
340
0,002
370
0,003
400
0,005
400
0,01
280
0,015
250
0,020
220
Оросительная 75
норма, мм
400
440
470
500
500
400
340
270
400 400 120
470 500 180
530 620 220
620 800 280
560 750 280
500 600 250
430 500 220
340 400 180
150 225 300 50
270
340
370
400
370
300
280
150
400 400 60 90
440 470 90 120
470 530 120 190
500 600 150 220
470 530 120 190
370 470 90 150
340 400 80 120
300 340 60 90
100 150 200 50 75
150
190
250
280
250
220
190
150
190
220
300
400
300
250
220
190
100 125
Песчаная,
легкая
почва:
Вода
быстрее
движется
вниз/вертикально, чем в стороны. Узкие и глубокие V-образные борозды сокращают зону увлажнения почвы (рис. 64 а)
136
Рисунок 64 Рекомендуемые параметры борозды для песчаных
почв (а) и глинистых почв (б)
Тяжелая почва: По сравнению с песчаной почвой, здесь движение воды больше в сторону. Таким образом, для достижения максимальной зоны увлажнения и хорошей инфильтрации желательно
нарезать широкие борозды (рис. 64б).
Расстояние между бороздами надо установить таким образом,
чтобы увлажняющие зоны почвы выглядели так, как на рисунке 65.
Рисунок 65 - Идеальное увлажнение поливных борозд
Плохое увлажнение может быть из-за:
 различные почвы, неравномерный уклон;
 плохая планировка борозд, например, слишком широкое расстояние между бороздами;
 неправильное применение величины потока воды, слишком
большой или слишком маленький.
Рассмотрим три примера не качественного увлажнения почвы:
137
Рисунок 66 - Расстояние между бороздами больше, вода не достигает до корневой зоны растений
Рисунок 67 - Слишком маленькая величина потока воды
Это приводит к результату несоответствующего увлажнения
гребней. Если даже растения расположены по сторонам гребня, не
будет достаточного количества воды. Небольшая величина потока воды также приводит к результату плохого распределения воды вдоль
длины борозды. Вода будет медленно двигаться и потеряется много
воды из-за просачивания вниз в начале поля.
Рисунок 68 - Слишком большая величина потока воды
Если величина потока воды будет слишком большой и расстояние между бороздами слишком маленькое, тогда приведет к переливу
(переполнению) гребней.
Отечественные и зарубежные исследования (штат Айдахо,
США) показали явные преимущества по сравнению с традиционными
технологиями так называемой технологии рассредоточенной подачи
расхода по длине поливных борозд. Эта технология позволяет значи138
тельно сэкономить оросительную воду и повысить равномерность
увлажнения почвы по длине поливных борозд [59]. На почвах средней
водопроницаемости рассредоточенная подача расходов по 0,2 л/с через каждые 50 м на 400 – метровых бороздах с междурядьями 0,9 м
обеспечивает равномерность увлажнения почвы до 0,7…0,8 против
0,6. Это достигается при тщательном поливе из гибких шлангов, а величина концевого сброса составляет 1,2 % вместо 7,1 %. Более высокая равномерность увлажнения почвы способствует повышению урожайности культуры [28].
Однако, как бы идеальна ни была система распределения воды
по полю, проводить поливы проточными бороздами вовсе без сброса
практически трудно осуществимо, а полив только добеганием, при
котором зачастую недополиваются нижние части поливных борозд в
хозяйствах не применяют.
Для исключения сброса воды с полей и более равномерного
увлажнения почвы в пределах поливного участка рекомендовано проводить поливы по комбинированным бороздам, состоящим из уклонного и безуклонного участков [57]. По направлению наибольшего
уклона поверхности поля располагают проточные борозды, а затем,
создав безуклонную плоскость в конце поливного участка, располагают борозды с нулевым уклоном. Эти борозды в конце участка объединяются однобортной бороздой, призванной выполнять водоудерживающие и регулирующие функции.
Сначала неуспевающая впитаться вода поступает на безуклонный участок, далее вода доходит до безуклонной части и поступает в
соседние более рыхлые борозды, увлажняя концевую часть этих борозд. К этому времени начинает поступать на безуклонную часть борозд, не успевшая впитаться вода из проточной части заполняет на 1/3
глубины. Безуклонная часть борозды в основном увлажняется за счет
поступления не успевшей впитаться воды из проточной части. Таким
образом, безуклонная часть группы более равномерно увлажняется по
всей длине.
Учёными Киргизии для улучшения равномерности увлажнения
почвы вдоль длины борозд и поддержания оптимального водновоздушного режима активного слоя почвы при близком залегании
грунтовых вод рекомендовано поливы проводить по коротким уплотненным бороздам, с подачей воды через борозду (рис. 69), с применением дискретной технологии полива. Причем выдача дробных частей
поливной нормы может осуществляться сначала подачей двух импульсов полива с максимальным эрозийно допустимым (полным)
139
расходом поливных струй и затем двумя импульсами с уменьшенным
расходом поливных струй в два раза.
Основным направлением совершенствования полива по бороздам является разработка конструкций оросительной сети, поливных
устройств и механизмов, позволяющих вести высокопроизводительные поливы при максимальной экономии оросительной воды [60, 61].
Рисунок 69 – Проведение полива по бороздам с подачей воды
через борозду
Для обеспечения равномерности увлажнения почвы по длине
поливных борозд в условиях дефицита водных ресурсов существуют
разные технологии поверхностного полива, способствующие увеличению КПД орошаемого гектара [62; 63; 64]. Разработка технологических схем полива предусматривает взаимоувязку таких параметров,
как длина борозды, расход воды в борозду, длительность полива данной расчетной нормой с шириной фронта полива и величиной свободного напора в оросительной сети (табл. 14) [65].
Теоретической основой для разработки технологий полива по
бороздам являются физические закономерности и соответствующие
математические модели движения воды по бороздам и впитывания её
в почву, а также закономерности движения воды в поливных и распределительных трубопроводах.
Технология полива должна соответствовать требованиям сельскохозяйственного производства, природным условиям орошаемых
земель и техническим средствам полива.
140
Таблица 14 – Способы повышения равномерности увлажнения при
поливе по бороздам
Способы повышения равномерности
увлажнения
почвы по длине
борозды
1
Схема
2
Условия применения
3
На почвах пониженной
влагопроницаемости.
Полив
со
сбросом
большими расходами с
увеличением их в 2…3
раза на момент добегания. Сбросы используются повторно.
На почвах средней водопроницаемости.
Наилучшая равномерность достигается на
малоуклонных участках,
обеспечивающих
наибольший подпор.
Полив по проточным бороздам.
Полив по глубоким тупиковым бороздам.
Уплотнение и
рыхление дна
поливных борозд.
На почвах повышенной
водопроницаемости
уплотняют начальные
участки борозд, а на
слабоводопроницаемых
- рыхлят концевые.
Полив по заполняемым
прерывистым
бороздам.
На почвах повышенной
и средней водопроницаемости проводится передвижными машинами
и автоматизированными
поливными шланговыми устройствами.
141
1
Подготовка поливных борозд
с выполаживанием уклона к
концевой части.
Продолжение таблицы 14
3
На почвах пониженной
водопроницаемости требуется уменьшение поливной струи при заполнении установленной
глубины наполнения.
2
Внесение в
оросительную
воду пенообразующих добавок.
Возможно только при
машинном поливе малыми нормами.
На песчаных и супесчаных почвах вместе с оросительной водой вносят
коллоиднообразующие
добавки,
коагулянты,
промышленные и животноводческие стоки.
Пленочные
покрытия
выполняют переменными
по длине борозды толщиной или перфорацией.
Нанесение полимерных покрытий на ложе
поливных борозд.
Целесообразен для полива многократными нормами добегания на почвах средней и пониженной водопроницаемости.
Расстояния между перемычками принимают в
зависимости от длины
борозды и уклона.
Устройство по
длине борозд
каскадноподпорноводосливных
перемычек.
142
1
Полив через
борозду с последующим перераспределением расхода в
средней части
борозды в каждое междурядье.
Подготовка
почвы по длине
борозд дифференцированно
по впитывающей способности.
Продолжение таблицы 14
3
2
При поливе с междурядьями 0,6…0,7 м. Подачу
целесообразно начинать
в уплотненные борозды,
а потом перераспределять в рыхлые.
Наиболее целесообразно
применять при рекультивации орошаемых земель
и на землях, малопригодных для поверхностного
полива.
Принципами, положенными в основу разработки технологии
полива из закрытой оросительной сети, являются: организация сосредоточенных поливов, соблюдение рекомендуемого режима орошения,
полив переменной струей при постоянной подаче воды на участок
[47; 48].
Из природных условий на технологию полива основное влияние
оказывают уклоны поверхности поля и установившаяся скорость впитывания воды в почву. От них зависит впитывающая способность
участка суточного полива, под который мы понимаем расход воды,
впитавшей в почву одновременно на всем участке (из всех борозд на
всей их длине) при установившейся скорости впитывания. В предгорной зоне впитывающая способность одной борозды длиной 100 м варьируется от 0,02 до 2 л/с в зависимости от типа почв и уклонов поля
[66].
Основное внимание уделяется повышению производительности,
КПД использования воды, снижению затрат, проведению качественного орошения. При выполнении этих требований необходимо учесть
многообразие факторов, влияющих на выбор техники и технологии
проведения орошения [67; 68].
Орошаемые участки отличаются как степенью выравненности,
уклонами, водообеспеченностью, так и выращиваемыми на них сель143
скохозяйственными культурами. Как известно КПД полива значительно возрастает ввиду ликвидации сброса, значительного снижения
потерь на глубинную фильтрацию в начале борозды и некоторого
снижения потерь на испарение в процессе полива.
Рисунок 70 – Схема автоматического распределения воды в поливные борозды: а – план; б – разрез; 1 – ороситель (выводная борозда); 2 – однобортная распределительная борозда; 3 – сифон (прорезь в
дамбе); 4 – земляные перемычки; 5 – поливные борозды; 6 – направление полива.
Применяют две схемы расположения борозд по отношению к
временным оросителям – продольную и поперечную. При продольной
схеме - временный ороситель располагают вдоль поливных борозд,
при поперечной – перпендикулярно поливным бороздам. Вода в борозды, как в первом, так и во втором случае поступает из выводных
борозд. Применение схем зависит от уклона поверхности. Обе схемы
применяют при уклонах 0,005…0,01. При уклонах менее 0,005 временные оросители при бороздовом поливе применяют по продольной
схеме. Оптимальный уклон временных оросителей 0,001…0,005 [69].
Длина поливных борозд находится в прямой зависимости от
уклона поверхности (табл. 14).
Глубина поливных борозд определяется следующими условиями. Мелкие борозды имеют глубину 15…20 см, ширину по верху
30…45 см. Глубокие борозды формируют глубиной 20…30 см и шириной 45…60 см. Мелкие борозды применяют для культур с узкими
междурядьями и при ленточных посевах в пахотных горизонтах легких почв с хорошей водоотдачей, они рассчитаны на большой объём
144
заполнения. Расстояние между бороздами обусловлено шириной
междурядий возделываемых культур и физическими свойствами
почв.
4.2 Анализ способов формирования поливных борозд
Вопросами изучения элементов техники полива по бороздам занимались многие исследователи. Изучались различные способы формирования борозд, которые в одних условиях увеличивали скорость
подачи воды в борозды с целью получения более высокой производительности труда и равномерного увлажнения почвы.
Так, для ускорения впитывания воды на тяжелых почвах А.Н.
Костяков рекомендовал применять рыхление и разделку борозд, а
Б.А. Шумаковым для увеличения скорости впитывания воды в почву
было предложено делать борозды-щели.
Наоборот, для уменьшения скорости впитывания воды на легких
почвах АрмНИИГим предложил формировать борозды вдавливанием,
АзНИИЭСХ рекомендует полив по бороздам параболического сечения с прикатанным дном, полив по клиновидным бороздам предложен УкрНИОЗом.
Приведенные примеры говорят о том, что формированию борозд исследователи постоянно придают большое значение.
Предложенные борозды-щели хорошо были изучены в ЮжНИИГиМе. В результате исследований было установлено, что полив по
бороздам-щелям следует применять при влагозарядковых и предпосевных поливах, в особенности на участках недостаточно спланированных и на почвах со слабой водопроницаемостью. По утверждению
исследователей борозды-щели, обладая большой глубиной (35-40 см),
лучше пропускают воду по длине, обеспечивают более равномерное
увлажнение почвы и в два с лишним раза обладают большей поглотительной способностью, чем обычные борозды. Но чтобы при поливе
по бороздам-щелям такой же длины, как и для обычных борозд, выливалась одинаковая поливная норма, необходимо в борозду-щель
подавать расход воды в два-три раза больший, чем в обычные борозды, т.е. продолжительность полива сокращается примерно вдвое. Понятно, что с увеличением расхода воды в борозду растет и производительность труда. Но недостатком этих исследований является то, что
одновременно не определялось влияние увеличенных расходов на количественное изменение эрозии почвы. Что касается утверждению о
том, что борозды-щели способствуют более равномерному увлажнению, то это спорно, да и из приведенных данных видно, что на мо145
мент добегания струи до конца борозд равномерность увлажнения
начала и конца, как обычных борозд, так и борозд-щелей почти одинакова и не опускается ниже 75%. Щелевание всей поливной борозды
не обеспечивает равномерности увлажнения начала и конца борозды.
Борозды, полученные вдавливанием, замедляют скорость впитывания воды, но применение их не всегда возможно, например, на
пересохшей комковатой почве.
Клиновидные борозды были хорошо исследованы ВНИИМиТП
и установлено, что часть почвы со стенок борозд осыпается, а это
приводит к уменьшению глубины борозд и снижению пропускной
способности воды, вследствие чего их признали непригодными для
практического применения.
Исследования полива по бороздам параболического сечения с
прикатанным дном показали их лучшую устойчивость от размыва и
лучшую пропускную способность оросительной воды.
Все эти усилия по различным способам формирования борозд
были направлены на достижение, в основном, двух целей: увеличить
длину поливных борозд на средне- и сильноводопроницаемых почвах
и создать лучшие условия водопоглощения на тяжелых слабоводопроницаемых почвах, чтобы повысить поливную норму при поливах,
особенно влагозарядковых.
Однако, как указывает Н.Т. Лактаев при свойственной бороздам
водопроницаемости и обычных расходах длина борозд ограничивается условием допустимой равномерности увлажнения. Поэтому, чтобы
уменьшить неравномерность увлажнения при увеличении длины борозд было использовано свойство борозд-щелей – быстрее впитывать
оросительную воду по сравнению с обычными бороздами.
Сначала Г.М. Гусейнов, Н.Б. Баширов, а позднее и другие исследователи для выравнивания увлажнения начала и конца борозд
стали концы обычных борозд отрабатывать щелерезами. Так, Н.Б.
Баширов проводил опытные поливы по бороздам длиной 400 м. В одном варианте он проводил щелевание 1/5, в другом 1/3 и в третьем ½
концевых частей всей длины борозд. Глубина щели – 8-10 см и ширина – 4 см. Полив проводился расходом 1 л/с. Равномерность увлажнения по всем трём вариантам была соответственно равна 0,993; 0,98 и
0,90.
Следовательно, наилучшая равномерность увлажнения достигалась при щелевании 1/5 части конца борозд. Этот способ выравнивания увлажнения однако, позволил сколько-нибудь увеличить длину
борозд. Поэтому для выравнивания увлажнения другие исследователи
проводили прикатывание борозд на части их длины. Этим способом
146
стремились достичь и увеличения длины борозд и равномерности
увлажнения их по длине.
Когда же было установлено, то, каким способом не достигается
требуемая равномерность увлажнения, стали разрабатывать и испытывать комбинированные рабочие органы, которые позволяют прикатывать начальную часть борозды и делать щелевание в её конце. Таким способом создаются лучшие условия (понижается водопроницаемость и шероховатость дна борозд) для быстрого продвижения лба
поливных струй в начальной части борозд, что позволяет увеличить
их длину. Щелевание концевой части борозд позволяет создать лучшие условия (повышается водопроницаемость и шероховатость дна
борозд) для быстрого впитывания оросительной воды и тем самым
достичь лучшего выравнивания увлажнения по длине борозд при поливе без сброса.
Известно также, что для равномерности увлажнения в некоторых зонах нашей страны полив по бороздам осуществляется со сбросом. Но при таком способе происходит непроизводительный расход
воды до 30-40% к поданной и невозвратный вынос почвы с орошаемого участка.
Чтобы исключить эти недостатки, рекомендуется полив осуществлять без сброса переменным расходом: сначала большим, а затем, к моменту добегания струи до конца или несколько ранее, переходят на меньший расход.
Такой способ выравнивания увлажнения по длине борозд переменным расходом использовался в США с помощью лотков с отверстиями и автоматическим регулированием изменения расхода воды в
борозду. Несколько измененной конструкцией лотков с автоматическим регулированием расхода воды в борозды производил исследования Камбаров Б.Ф. в САНИИРИ.
В производственных условиях такой способ выравнивания
увлажнения осуществлялся сифонными трубками: в начале полива
работают два сифона, а под конец – один. Этот способ, в частности,
используется в новой технологии полива по длинным бороздам, разработанной ВНИИМиТП с применением передвижного поливного
трубопровода. Новизной здесь является то, что для осуществления
полива переменным расходом водовыпуски одной половины поливного трубопровода подают увеличенный расход воды в борозду, а
второй – уменьшенный.
Однако, при всей положительности этого способа достижения
равномерного распределения оросительной воды по длине борозд,
широкого распространения этот способ пока не находит, что объясня147
ется трудоемкостью его осуществления. Так же затруднительно переходить с одного расхода на другой на поливных трубопроводах, у которых расход воды в борозду изменяется индивидуальной регулировкой каждого водовыпуска.
Полив по бороздам переменным расходом рекомендуется многими исследователями, но А.Н. Ляпин и М.Д.Челюканов теоретически
и путём эксперимента установили, что скорость впитывания во второй стадии полива резко убывает; объем воды, впитавшийся во время
второй стадии, чем во время первой, и выравнивание увлажнения по
длине борозды незначительное.
Способом полива по глубоким бороздам малыми расходами
стремились главным образом осуществить капиллярное увлажнение
почвы и тем самым создать лучший водно-воздушный режим для
орошаемых культур. Однако этот способ потребовал большого перерасхода оросительной воды на глубинные утечки и на испарение, так
как поливы таким способом длятся до нескольких суток.
Несмотря на получение более высоких урожаев хлопка этот способ, по словам некоторых исследователей, требует проверки. На Северном Кавказе этот способ не получил распространения.
Анализируя состояние и направления совершенствования способов полива по бороздам, направление на всемерное повышение
производительности труда при высоком коэффициенте земельного
использования и равномерном распределении оросительной воды,
необходимо отметить, что в этом направлении проделана большая
научно-исследовательская работа. Вместе с тем следует отметить и
то, что большинство рекомендаций по элементам техники полива,
выданных производству научными учреждениями, не всегда находит
себе применения. С одной стороны, это объясняется сложностью расчетов элементов техники полива по рекомендуемым формулам, с другой стороны – рекомендуемые расходы в борозды по условиям размываемости очень малы, что ведет, в случае ручного полива, к очень
низкой (до 1 га в смену) производительности труда. Поэтому на практике, как правило, мы наблюдали повышенные расходы воды в борозду при длинах борозд, которые часто назначаются (а не определяются) без надлежащего учета требуемой поливной нормой и совершенно без учета допустимой ирригационной эрозии почвы.
148
4.3 Анализ машин, предназначенных для формирования
поливных борозд
Создание борозд на полях для поверхностного полива осуществляется следующими машинами (рисунки. 1.3 – 1.6): канавокапатели, заравниватели, бороздорезы, планировщики. У большинства
машин в качества рабочего органа применяются окучники [18,19].
Рисунок 71 - Бороздоделатели с надкрыльниками для нарезки
террасных поливных борозд
Каналокопатель - заравниватель КБН-1, КБН-2 (Россия) - предназначен для нарезки и заравнивания временных внутрикартовых
оросителей, выводных каналов и вспомогательных борозд, выполнения планировочных работ в предпосевной период. [20].
Рисунок 72 - Каналокапатель заравниватель (а - КБН-1, б - КБН2)
149
Бороздодел - канавокопатель (ООО КУБАНЬТЕХНОПАРК,
Россия) предназначен для нарезки выводных каналов и вспомогательных борозд при проведении мелиоративных работ для возделывания
риса и других сельскохозяйственных культур. Размер создаваемой
борозды (ширина – 0,2 м., глубина – 0,15 м.) [21].
Рисунок 73 - Бороздодел канавокопатель шнековый ККШ-1
Рисунок 74 - Бороздоделатели с надкрыльниками для нарезки
террасных поливных борозд
150
Приспособление к плугу ПРВМ-3 для нарезки поливных и посадочных борозд ПРВМ-19000. Выполняет работы для полива по проточным или щелевидным бороздам. Представляет собой набор отвалов и щитков бороздоделателей, которые крепят к стойкам плугарыхлителя. На раме собирают три бороздореза. Центральный бороздорез состоит из правого и левого отвалов, соединенных распоркой и
установленных на специальной стойке. Крайние бороздорезы собраны
из правого или левого отвалов и щитков. Отвалы в нижней части срезаны под углом, что способствует лучшему образованию борозды необходимого профиля. Благодаря установке щитков на крайних бороздорезах, почва не отваливается в сторону ряда и не присыпает штамбы виноградных кустов. Глубину нарезки борозд регулируют винтами
колес плуга. Приспособление монтируют на раме плуга ПРВМ-3 и агрегатируют с тракторами ДТ-75М.
Рисунок 75 - Приспособление для нарезки поливных и посадочных борозд ПРВМ-19000
Техническая характеристика
Производительность за час чистой работы, га
1,09
Рабочая скорость, км/ч
до 4,3
Глубина нарезки поливных борозд, см
18-20
Глубина нарезки щелевидных борозд, см
15-25
Ширина борозд по отвальным щиткам, см:
крайних
23
средней
30
Обслуживающий персонал (тракторист)
1
151
Известно устройство для формирования борозд (А.с. СССР №
615877, кл. А 01 В 13/16, 1978) (рис. 76), включающее раму 1, окучники 2, подпружиненные уплотняющие 3 и опорные 4 катки с ребордами 5 V-образного сечения. Устройство снабжено механизмом регулирования нагрузки на уплотняющие катки, выполненным в виде
площадки 6 с грузом 7, которая одним концом закреплена на раме, а
между уплотняющими катками на демпферной подвеске 8 смонтирован гидроцилиндр 9, с которым через тягу связана площадка 6 своим
концом, устройство снабжено закрепленным на раме винтовым механизмом 11 и фиксирующим устройством для изменения положения
центра тяжести, выполненным в виде зубчатой рейки 12 и защелки 13.
Известно приспособление к бороздообразователю (А.с. СССР №
471072, кл. А01 В13/08, 1973) (рис. 77), состоящее из гидроцилиндров
1, кронштейнов 2-4, поворотной штанги 5, кронштейнов щелерезов 6,
гидроцилиндра 7, жестких тяг 8 и 9, амортизационных пружин 10,
прикатывающих катков 11, гибких тяг 12, блоков 13, кронштейнов 14,
кронштейнов штанги 15, окучников 16, гибких тяг 17, щелерезов с откидными ножами 18 и шарнирных рам 19.
Рисунок 76 – Устройство для формирования борозд
Работа осуществляется следующим образом. Тракторист при
помощи гидросистемы трактора опускает орудие для нарезки борозд
и за счет усилия, создаваемого гидроцилиндрами 1 и 7 механизма дистанционного управления, прижимает прикатывающие катки 11 к
почве. В это время ножи щелерезов 18 приподняты. Катки 11 и щелерезы 18 кинематически связаны так, что работают поочередно. В этом
положении агрегат начинает нарезать 25 борозды с прикатанным
дном.
152
В процессе движения агрегата, когда наступает необходимость
вместо прикатки производить нарезку щелей по дну поливных борозд, тракторист переводит соответствующий рычаг гидросистемы
трактора в положение «подъем катков». Прикатывающие катки 11
поднимаются, а ножи щелерезов 18 опускаются на дно полипной борозды и в движении самозаглубляются. Гибкие тяги 17, соединяющие
их с поворотной штангой 5, свободно провисают. В конце гона орудие для нарезки борозд поднимается, агрегат делает разворот, а затем
производится новая нарезка поливных борозд только в обратном порядке, т. е. начинают со щелевания.
Недостатком данных устройств является сложность конструкции и трудоемкость их обслуживания.
Рисунок 77 – Приспособление к бороздообразователю для нарезки
щелей
153
Известно устройство для нарезки поливных борозд (А.с. СССР
№ 506338, кл. А01 В13/16, 1973) (рис. 78), включающее раму с установленными на ней щелерезами и размещенными за ними бороздователями-уплотнителями, выполненными в виде обращенных друг к
другу плоскими основаниями сферических дисков.
Устройство для нарезки поливных борозд состоит из рамы 1 с
опорными колесами 2, дискового ножа 3, щелереза 4 с уширителем 5
в верхней части, двухдискового бороздообразователя 6, катков 7 и
дренера 8 с уширителем 9. Работает устройство следующим образом.
При движении устройства дисковый нож 3 разрезает дернину в продольно-вертикальной плоскости, щелерез 4 образует вертикальную
полость - щель, дренер 8 с уширителем 9 образует дрену, бороздователь 6 выдавливает борозду. Причем благодаря установке сферических дисков бороздователя под углом друг к другу и к направлению
движения устраняется отрыв пласта и вынос его на поверхность поля
сферическими дисками.
Недостатками данных устройств являются невозможность качественного формирования борозд различного профиля и большая металлоемкость.
Рисунок 78 - Устройство для нарезки поливных борозд
154
4.4 Средства механизации полива по полосам и бороздам
Для поверхностного полива характерны следующие особенности: поливы проводят периодически; запасы воды накапливаются в
верхних слоях почвы и расходуются в межполивные периоды; увлажняется только почва; возможность получения различной глубины
увлажнения; большие колебания влажности почвы в период между
поливами.
Все устройства для полива по бороздам (полосам) можно разделить на машины и механизмы, работающие стационарно, позиционно
или в движении.
Наиболее старое устройство - одерновка водовыпусков, располагаемых против поливной полосы.
Более совершенно вододеление с помощью переносной арматуры - щитков, лотков, а также трубок. Трубки изготовляют из пластмассы, металла, тростника длиной от 40 до 80 см и диаметром - 1,5...6
см. Их вставляют в борт оросителя выводной или вспомогательной
борозды на одинаковом уровне с затоплением водой не менее 5см.
Пропускная способность при напоре 5 см над центром отверстий 0,1-2 л/с.
Воду в поливные полосы подают также с помощью сифонов
(рис. 45) длиной 1,2...1,3 м. Жесткие сифоны делают из тонкой листовой стали или пластмассы. Основной недостаток и
х - неустойчивость на валиках временных оросителей. Гибкие
сифоны изготавливают из резины или пластмассы. Выходную часть
сифона затапливают или изгибают на концах, чтобы в трубку не попадал воздух.
Однако распределение воды из открытой временной сети имеет
недостатки: неравномерность распределения воды, поливы не механизированы и не автоматизированы; низкая производительность труда поливальщиков; значительны потери площади под оросительную
сеть и воды из нее; открытые оросители затрудняют обработку полей.
В последние годы предложено много способов по замене временных оросителей и выводных борозд гибкими и жесткими трубопроводами.
Гибкие трубопроводы изготавливают из полиэтилена и капроновой ткани. Полиэтиленовые шланги не подвержены гниению, не
набухают, имеют низкий коэффициент шероховатости, но под влиянием солнечных лучей полиэтилен становится хрупким и трескается.
Шланги из капроновой ткани, покрытой специальным составом,
обладают примерно в 8 раз большей прочностью, чем из полиэтилена.
155
Они не подвержены гниению, водонепроницаемы, эластичны и сохраняют эти свойства в течение нескольких лет. Однако они дороже
полиэтиленовых трубопроводов.
Жесткие трубопроводы используют как подземные и наземные.
Они бывают стальные, чугунные, асбестоцементные, алюминиевые и
пластмассовые. Например, трубопровод РТ-180 собирают из стальных
пятиметровых быстроразъемных труб.
Стационарные трубопроводы укладывают преимущественно из
асбестоцементных напорных труб. Однако они хрупкие, требуют аккуратной перевозки и разгрузки, а поэтому необходима их проверка
перед укладкой.
Гибкие и жесткие трубопроводы можно укладывать на поле по
продольной и поперечной схемам:
I - поливной трубопровод заменяет выводную борозду. Он забирает воду из временного оросителя и через отверстия подает ее в поливные полосы. Воду в полосы подают по всей длине трубопровода
или на части его, используя для этого транспортирующий трубопровод без выпусков воды.
II - гибкие трубопроводы заменяют все элементы временной сети. Прокладывают от одного до трех распределительных трубопроводов (РТ). От них отводят поливные трубопроводы (ПТ) длиной до
200......250 м. Применяют эту схему без насоса при уклоне вдоль поливных полос более 0,003 и достаточном командовании в открытом
участковом распределителе. Механизированная укладка и сборка
трубопроводов возможны лишь при орошении низкостебельных
культур.
III - жесткий распределительный трубопровод (РТ) укладывают
в почву на 15...20 см ниже глубины вспашки, а асбестоцементный - на
60...70 см от поверхности земли до верха трубы. Воду в трубопровод
подают из участкового распределителя с помощью водозаборного сооружения с сороудерживающими устройствами и задвижкой в начале
трубы. Без насоса применяют продольную схему расположения РТ с
уклоном более 0,003. Поливные трубопроводы укладывают на время
полива по поверхности поля.
Автоматизированные поливные трубопроводы имеют разные
конструкции, но они не были внедрены в массовое производство, а
остановились на стадии испытания из-за высокой стоимости, сложности внедрения и низкой надежности систем [70, 71].
К устройствам стационарного действия относятся система Шарова-Шейнкина [72], автоматизированные низконапорные поливные
156
трубопроводы (рис. 79) и лотковые оросители с ручной и автоматизированной раздачей воды (рис. 80).
Рисунок 79 – Стационарный автоматизированный поливной
трубопровод
Рисунок 80 – Лотковый ороситель с подачей воды в полосу с
помощью сифонов
К устройствам позиционного действия относятся поливные машины ППА-165У, ТПУ-200, ТПУ-100, ТПН-300У, автоматизированное шланговое устройство АШУ-4 (рис. 81) и поливной комплект
ППК-25 конструкции ФГНУ ВНИИ «Радуга» (г. Коломна), а также
простейшие переносные средства полива: водовыпуски, сифоны,
трубки, переносные комплекты дискретного полива КДП-К [75; 76].
К устройствам полива в движении относятся дождевальная машина ДДА-100МА, оборудованная специальными водовыпусками для
157
поверхностного полива, колесный трубопровод ТКП-90 конструкции ФГНУ ВНИИ «Радуга» (рис. 82), самоходная поливная
машина конструкции ВННИИГиМ, а также двухконсольные конструкции машин.
Рисунок 81 - Автоматизированное шланговое устройство АШУ-4
Эти разработки широко использовались на Юге России, в республиках Средней Азии, Саратовской и Волгоградской областях, но
имеют ряд недостатков.
Рисунок 82 - Колесный трубопровод ТКП-90
Система, предложенная И.А. Шаровым и Г.Ю. Шейнкиным,
компонуется по продольной схеме. Участковые распределители вы158
полнены в виде транспортирующих подземных трубопроводов диаметром 25…35 см. От попадания в систему излишних наносов и мелкого мусора в голове системы необходимы отстойники и сороулавливающие решетки.
Рисунок 83 – Схема распределения поливной воды из закрытого
трубопровода: 1 – асбестоцементный трубопровод; 2 – водовыпускные отверстия диаметром 3 – мм; 3 – поливная борозда.
Поливные трубопроводы уложены в землю на глубину 25…30
см. По длине трубопровода через 60 см просверлены отверстия с переменным диаметром. Благодаря напору вода из трубы через отверстия преодолевает фильтр и слой грунта в 20…25 см и в виде родников поступает в борозды, образуя маленькие воронки размыва.
Достоинства системы:
- равномерность водораспределения лучше, чем при ручном поливе и поливе со шлангами;
- очистка трубопровода от наносов проще;
- производительность труда на поливе увеличивается в 2…3 раза;
- коэффициент земельного использования (КЗИ) увеличивается
на 4…5%.
К недостаткам системы Шарова-Шейнкина можно отнести то,
что она работоспособна только при напоре в распределительном трубопроводе не менее 1,5 м, поэтому может применяться на местности,
где имеется достаточная командная высота источника воды над орошаемым полем.
Кроме того, имеет следующие негативные отличия:
- высокая стоимость устройства;
- трудность подачи воды в борозду расходом более 0,5 л/с;
- забивание водовыпускных отверстий, что требует необходимости в постоянном надзоре и ручной прочистке отверстий;
159
- образование лунок у мест выхода воды на поверхность, что
мешает работе машинно-тракторных агрегатов после полива.
Все эти недостатки не позволили найти системе ШароваШейнкина широкого применения [77].
Самонапорные закрытые системы с выводом воды на поверхность через постоянные водовыпуски являются наиболее рациональными системами полива многолетних рядовых культур (плодовые,
виноградники и др.) по бороздам [78].
Кроме того, их можно применять для полива по полосам и по
затапливаемым бороздам, подавая воду в группу борозд. В этом случае на поливном закрытом трубопроводе через 2…3 м по осям рядов
растений устраивают водовыпуски. Для полива по полосам расстояние между водовыпусками может быть увеличено до 8…10 м, но рабочие расходы водовыпусков будут достаточно большими, поэтому
требуются специальные устройства для гашения напора и защиты от
размыва мест излива.
Из рассматриваемых систем, с точки зрения автоматизации полива, особый интерес представляет система Московского государственного мелиоративного института (МГМИ), ныне Московский
государственный университет природообустройства (МГУП).
Заложенная в землю труба имеет задвижки, разделяющие её на
блефы (участки одновременного полива) и отверстия-насадки для выпуска воды немного выше поверхности земли в междурядья виноградника, сада или пропашных культур. Такая труба выполняет роль
как распределительного, так и поливного трубопровода одновременно. Особенностью гидравлического режима трубопровода является
то, что при транзитном пропуске воды в трубе обеспечивается безнапорное её движение. Закрытие задвижки создает подпор и излив
воды происходит только на длине до вышерасположенной задвижки.
Автоматизированные поливные трубопроводы имеют разные
конструкции, но они не были внедрены в массовое производство, а
остановились на стадии испытания из-за высокой стоимости, сложности внедрения и низкой надежности систем [79].
Широкое распространение получили лотковые оросители [53,
66, 69]. Они имеют командную высоту над орошаемой площадью,
удобны для установки регулируемых водовыпусков. Вопросами гидравлической автоматизации водораспределения между бороздами занимались Южгипроводхоз, ЮжНИИГиМ, Институт автоматики АНКиргССР, САИМЭ, ВНИИКАМ, СтавНИИГиМ и др.
160
Для полива по безуклонным бороздам предложен забор воды из
стационарных распределительных лотков с помощью самозаряжающихся сифонов.
Во ВНИИМиТП разработаны конструкции лотков с постоянным
уклоном дна. В днище лотка, на расстоянии равном ширине междурядий, выполнены отверстия диаметром 40 мм, в которые вставляются
полиэтиленовые трубки (ПНП-32 или ПНП- 40) длиной 6...7 м таким
образом, чтобы их часть, находящаяся в лотке, имела высоту, равную
глубине транзитного потока.
Результаты многолетних испытаний и использования лотковой
оросительной сети позволили сделать следующие выводы:
 конструкции поливных лотков обеспечивают хорошую равномерность водораспределения по бороздам (отклонение от среднего
расхода составляет ± 10%);
 использование поливных лотков значительно облегчает труд
поливальщика, сокращает затраты труда на полив и повышает производительность труда в 3 раза за счет увеличения рабочего расхода,
которым оперирует поливальщик;
 поливные лотки, особенно каскадного типа, можно использовать не только на равнинах, но и на косогорном поле.
Но большая стоимость установки лотковой сети и их ремонта, а
также ограничение подвижности сельскохозяйственных машин и
тракторов при возделывании культур снижает возможность их применения.
Из шланговых машин поверхностного полива по бороздам
наиболее усовершенствованной является поливальщик передвижной
агрегатный универсальный ППА-165У (рис. 84), разработанный в
Ташкентском ГСКБ по ирригации. Эта машина предназначена для
проведения вегетационных, влагозарядковых и промывочных поливов
во всех зонах орошаемого земледелия.
ППА-165У состоит из насоса ОГ8-25, гибкого шланга из мелиоративной ткани длиной 300 м и диаметром 260 мм, барабана на который намотан гибкий шланг, механизма намотки, газоструйного вакуум-аппарата [53; 66; 69].
161
Рисунок 84 –Поливальщик передвижной агрегатный ППА-165У
При применении поливальщика ППА-165У отпадает необходимость в устройстве густой оросительной сети (расстояние между оросителями равно 600 м). Увеличивается коэффициент использования
оросительной сети за счет отсутствия фильтрации сквозь стенки
транспортирующего трубопровода. Машина может подавать воду из
каналов, имеющих уровень воды ниже отметок орошаемого поля.
Кроме того, создаваемый машиной относительно большой напор и
расход обусловливают успешное применение более длинных трубопроводов (широкий фронт полива) с лучшей равномерностью распределения по бороздам, чем это достигается при самотечной подаче воды в поливные трубопроводы из каналов и лотков. Производительность труда повышается до 2 га в смену на одного рабочего. Машину
обслуживают два человека - поливальщик и машинист.
Рисунок 85 - Поливной трубопровод агрегата ППА-165У: 1 – канал для дистанционной сборки поливного трубопровода; 2 – гибкий трубопровод; 3 – соединительный патрубок; 4 – водовыпуск;
5 – хомут; 6 – напорный патрубок насосный установки.
162
Рисунок 86 – Схема распределения транспортирующих и поливных трубопроводов машины ППА-165У: 1 – транспортирующий трубопровод; 2 – поливной трубопровод; 3 – поливные борозды; I, II, III –
участки, поливаемые с первой, второй и третьей позиций ППА-165У
(размеры в метрах)
В Европейской части страны поливальщик ППА-165У не нашел
широкого применения из-за малой струи в борозду, она не превышает
2 л/мин. Кроме того трубопроводы недостаточно прочны и часто повреждаются при сборке. При значительном заилении шлангов удаление ила промывкой становится невозможным. Удаление плотного
ила, отложившегося в гибких шлангах, требует применения значительного физического труда, а затраты на эксплуатацию трактора
(ТСМ, ремонт, амортизация и др.) увеличивают стоимость полива.
Гибкие трубопроводы, уложенные поперек борозд, при наполнении водой перекатываются. Это ведет к изменению угла вылета
струи из водовыпуска. Для устранения этого недостатка и уменьшения заиления, трубопроводы укладывают на ложе, устроенное окучником или другим орудием.
К недостаткам машины ППА-165У относится размыв бороздной
струей головных борозд.
На основе вышесказанного можно сделать вывод о том, что при
достаточных напорах в подводящей оросительной сети и хорошей
планировке поверхности полей применение ППА-165У нецелесообразно.
163
Для полива сельскохозяйственных культур, сопутствующих рисовому севообороту (люцерна, клевер, соя и др.) методом сплошного
затопления чеков, а также для проведения влагозарядковых и промывных поливов с помощью гибкого поливного трубопровода, промышленность выпускает машину (поливальщик ППА-300) (рис 87).
Рисунок 87–Поливальщик передвижной агрегатный ППА-300
Рисунок 88 - Поливной трубопровод агрегата ППА-300: 1 – полотно-гаситель; 2 – водовыпуск; 3 – застежка; 4 – петля; 5 – гибкий трубопровод; 6 – хомут; 7 – соединительный патрубок.
Эта машина по конструкции аналогична машине ППА-165У. На
ней установлен насос с производительностью 245…312 л/с (у ППА165У до 230 л/с), диаметр поливных шлангов равен 350…420 мм.
Общая длина их равна 240 м. По специальному заказу могут быть
приложены еще 240 м. Водовыпуски расположены по обе стороны
шланга. Они позволяют подать на один метр ширины захвата 0,25 л/с.
164
Гашение энергии струи осуществляется полотном-гасителем, который
отсоединяется от гибкого трубопровода при транспортировке.
Поливные машины с жестким трубопроводом представляют собой перевозимые длинные трубчатые водоводы с выпусками, расположенными в соответствии с шириной междурядий.
Передвижные поливные трубопроводы перемещают тракторы, а
вода в них подается насосом. Водораспределение происходит при относительно больших напорах по сравнению с самотечным поливом.
На трубопроводах применяют регулируемые водовыпуски с малым
коэффициентом расхода. Сложные водовыпуски из-за попадания в
них мелких водорослей забиваются. Очистка их требует затрат ручного труда.
Рисунок 89 – Схема сооружений для подачи воды в гибкие трубопроводы: а – с помощью передвижного сифонного водовыпуска; б
– через трубчатый водовыпуск; в – из закрытого трубопровода через
гидрант-водовыпуск; г – из лотка; 1 – канал; 2 – передвижной сифонный водовыпуск; 3 – соединительный шланг; 4 – ручной вакуумнасос; 5 – хомуты; 6 – гибкий трубопровод; 7 – трубчатый водовыпуск; 8 – закрытый трубопровод; 9 – гидрант- водовыпуск; 10 – лоток;
11 – водовыпуск лотка.
165
Для условий Каршинской и Голодной степей, где применена
сеть железобетонных лотков на опорах с командованием 1,0…1,2 м,
Г.А. Безбородов предложил оригинальные трубопроводы-шлейфы,
значительно отличающиеся от вышеописанных:

трубопроводы выполнены из дюралюминиевых труб диаметром 10-15 см, что сразу облегчает трубопровод и позволяет перемещать его с наименьшим тяговым усилием;

подача воды из лотка осуществляется сразу из нескольких
водовыпусков или сифонов, располагаемых через 12 или 24 м, что
значительно уменьшает диаметр трубопровода и одновременно
улучшает гидравлические условия водораспределения.
Однако дороговизна конструкции не позволяет её использовать
в современных условиях.Поливальщик - трубоукладчик ПТ-250 (рис.
90) предназначен для вегетационного полива сельскохозяйственных
культур в закавказских республиках, Средней Азии, Казахстане, влагозарядковых и промывочных поливов, а также для подачи воды из
одного источника в другой.
Рисунок 90 - Поливальщик - трубоукладчик ПТ-250
Состоит из труботранспортера, оросительного разборного трубопровода, насосной станции СНП-15/5м и комплекта полиэтиленовых труб с быстроразборными соединениями. Водовыпуски расположены через 600 и 900 мм. Максимальный расход из водовыпуска равен 1,70 л/с. Расстояние между оросителями до 800 м.
К достоинствам ПТ-250 относятся: прочность полиэтиленовых
труб, армированных металлической сеткой; погрузка и разгрузка труб
производится без применения ручного труда.
166
К недостаткам относятся: недостаточная устойчивость агрегата,
малая бороздная струя (до 1,7 л/с), большая трудоемкость обслуживания (3 человека).
Поливной агрегат универсальный ТПУ-200 предназначен для
полива по бороздам и полосам, расстояние между водовыпусками 700
мм. ТПУ-200 изготовлен из жестких труб, навешенных на тележки с
колесами флюгерного типа. Поливной трубопровод состоит из трех
секций, которые соединены друг с другом гибкими элементами длиной 23,6 м каждая. Вода в него подается насосной станцией СНП150/5 [80].
При смене позиции движением по прямой насосная станция и
поливной трубопровод транспортируются одновременно одним трактором вдоль фронта полива. При переезде на дальние расстояния или
с одного поля на другое агрегат разъединяется на две части: насосная
станция и первая секция, вторая и третья секции.
После транспортировки агрегата ТПУ-200 на исходную позицию полива и подачи воды в трубопровод, последний преодолевает
сопротивление пружин тележек и ложится на поверхность почвы. После освобождения поливного трубопровода от воды, он автоматически переводится в транспортное положение.
Недостатком агрегата является неустойчивое движение его секций по следу трактора, большая трудоемкость распрямления рукавов гасителей после переезда на новую позицию полива, нарушение межбороздных гребней колесами, необходимость транспортировки (перевода на новую позицию) трактором.
Более усовершенствованным вариантом ТПУ-200 для полива по
бороздам и полосам из закрытых транспортирующих трубопроводов
является ТПУ-100 конструкции того же коллектива. Конструкция и
принцип работы поливного трубопровода сохранены. Регулирование
расхода воды из водовыпусков групповое.
Общий расход воды - до 120 л/с. Расход в борозду составляет
0,1…3,0 л/с. Удельный расход воды при поливе по полосам от 4 до 15
л/с. Агрегат ТПУ-100 отличается от ТПУ-200 еще и тем, что изготовлен из труб постоянного диаметра (алюминиевые диаметром 220 мм
или стальные - 180 мм). Это дает возможность подключения к гидрантам любым концом. Общая длина трубопровода - около 50 м.
Один оператор обслуживает три-четыре трубопровода.
На основе ТПУ-200 и ТПУ-100 ФГНУ ВНИИ «Радуга» разработал и провел испытание поливного трубопровода, изготовленного из
жестких труб, с общим расходом до 300 л/с.
167
Кроме указанных выше к поливным машинам позиционного полива относятся: поливной телескопический агрегат ПТА-250 конструкции ЮжНИИГиМа, поливной навесной агрегат ПНА-200 Кабардино-Балкарской опытной станции, ППУ-500 ЮжНИИГиМа и ряд
других машин, которые не нашли широкого применения из-за недостатков.
Для механизации полива пропашных культур по длинным бороздам с рассредоточенной подачей воды по их длине, ФГНУ ВНИИ
«Радуга» разработал шлейфовые машины ТКУ-100 и ТКП-90 [81; 82],
представляющие собой передвижные колесные трубопроводы типа
ДКШ-64 «Волжанка» и ДКН-80, на которых вместо дождевальных
аппаратов установлены муфты, оснащенные поливными шлейфами с
водовыпусками для подачи воды в поливные борозды длиной 400 м
(рис. 91).
Основным недостатком этих машин является отсутствие возможности их использования на высокостебельных культурах.
При поливе по бороздам нашли применение гибкие трубопроводы (рис. 92) [81]. Они применяются в основном при подаче воды самонапором - имеется командная высота источника воды над
орошаемой площадью.
Применение гибких трубопроводов позволяет повысить производительность труда в два раза и более по сравнению с поливом
вручную в зависимости от местных условий и элементов техники полива.
Рисунок 91 – Трубопровод колесный ТКУ-100
168
В МГУП разработаны поливные полиэтиленовые шланги малого
диаметра (150 и 200 мм) и подземные поливные трубопроводы для
подачи воды в борозды. Полив осуществляется от гидранта. Требуемое давление на гидранте 2...10 кПа, а для подземных поливных трубопроводов 10...40 кПа.
К недостаткам данного устройства относится возможность забивания отверстий водовыпусков на подземных гидрантах.
Из машин, работающих в движении, более широкое применение
нашли поливные модификации дождевальной машины ДДА-100М.
Расстояние между временными оросителями, оросительная система,
обслуживающий персонал остаются те же, что и при поливе дождевальной машиной. Сохранение организации работы создает удобства
эксплуатации машины.
Рисунок 92 – Трубопровод поливной плоскосворачиваемый
бесшовный ТПП-300
На дождевальную машину ДДА-100М устанавливают водовыпуски, имеющие увеличенный диаметр, чтобы они не засорялись. К
водовыпускам прикрепляются шланги-гасители энергии струи. Шланги могут быть разной длины: волочиться по земле или не касаться поливаемой культуры. Щит-перемычка, предназначенная для перекры-
169
тия поперечного сечения оросителя, может быть установлена на агрегат.
Несмотря на то, что для машин, работающих в движении,
предъявляются меньшие требования к планировке поверхности поля,
так как вода по ходу движения машины распределяется равномерно, в
случае использования модифицированной ДДА-100М для подачи воды в борозды, необходимо проведение выравнивания поверхности
поля, так как повышенный расход в борозду может вызвать ручейковую эрозию.
К недостаткам модифицированной дождевальной машины ДДА100М относятся: большая громоздкость и металлоемкость, следовательно, и малая маневренность, низкая производительность (общий
расход не превышает 200 л/с), трудность обеспечения движения рукавов-гасителей по рядкам (не обеспечивается нарезка временного оросителя параллельно бороздам), большой сброс поливной воды через
неплотности между щитком-перемычкой и периметром живого сечения временного оросителя, расход воды из водовыпускных отверстий
не регулируется, полив можно осуществлять только по бороздам продольного расположения.
В настоящее время сложившиеся в стране экономические условия не позволяют большинству сельскохозяйственных предприятий
организовывать на своей территории стационарные оросительные системы ввиду их высокой стоимости. Старые закрытые оросительные
сети в большинстве своём не выдерживают напора, создаваемого в
сети. И, в связи с этим, в настоящее время получил распространение
способ использования оросительных систем на базе применения
быстросборного оросительного оборудования [83].
Одним из способов сокращения потерь воды на фильтрацию,
увеличивающий КПД полива является использование для полива по
бороздам закрытой оросительной сети [84, 85]. При таких системах
постоянные оросительные каналы на полях заменяются подземными
трубопроводами на глубине 40…60 сантиметров от поверхности почвы, а временные оросители – передвижными полиэтиленовыми шлангами.
Наличие таких комплектов в хозяйстве позволяет оперативно
решить вопрос орошения необходимого участка при значительной
экономии средств на проектные и строительные работы. Появляется
возможность переброски комплекта мобильной оросительной сети с
одного поля на другое даже в поливной период, либо использовать на
одном месте потребное число лет.
170
Мобильные оросительные системы в ряде случаев имеют преимущество перед стационарными. Применение их позволяет ускорить
и упростить организацию орошения сельскохозяйственных культур,
дает возможность сложный процесс строительства постоянных оросительных сооружений с дорогостоящими проектно-изыскательскими
работами заменить сборкой на месте изготовленного на заводе комплекта оборудования, сократить капиталовложения в пересчете на
гектар орошаемой площади. Устройство мобильных оросительных
систем может осуществляться силами самих хозяйств при консультации специалистов. Кроме того, мобильная оросительная система не
привязана к одному орошаемому участку и может перемещаться по
орошаемым массивам в зависимости от фактической потребности в
поливах [86, 87].
Современный уровень механизации поверхностного полива
приближается к уровню механизации дождевания. Капитальные вложения на строительство систем поверхностного полива составляют
47…50%, эксплуатационные затраты на 70…85% ниже в сравнении с
дождевальными, а ремонт в 7…8 раз дешевле. При этом коэффициент
эффективного полива составляет 0,7...0,98, а удельная энергоемкость
48…265 кВт на 1000 м3 поданной воды. Новые механизированные
технологии полива могут найти применение при орошении средних
массивов и мелкоконтурных участков [88].
Во многих странах мира (США, Индия, Китай) используются
для поверхностного полива различные конструкции наземных и подземных поливных трубопроводов, большинство из которых снабжены
автоматическими датчиками контроля [89, 90, 91]. Однако использование стационарных и подземных трубопроводов с наличием стояковводовыпусков и блоков управления поливом ухудшает условия беспрепятственной обработки почвы пропашных культур и увеличивает
затраты труда и средств на строительство такого рода оросительной
сети.
Для повышения качества полива по бороздам и использования
при различных междурядьях предлагается использовать трубопроводшлейф (Патент № 2347360), (рис 93) [92], состоящий из труб 1, соединенных между собой мелиоративной тканью с зажимом 4, что
обеспечивает поворот трубы при транспортировке. На концах труб
имеются повороты 2 с фиксированным мягким соединением на них 10
(капрон, лавсан, резина). Трубопровод-шлейф опирается через кронштейны 11 на рессоры 5. Для перемещения трубопровода-шлейфа с
позиции на позицию с помощью троса 7 на кронштейнах 11 установлены фиксаторы троса 12. Для контроля и регулирования расхода во171
ды в борозду на трубопроводе-шлейфе (в средней его части) установлена трубка-манометр 8, по которой определяется напор воды в трубопроводе-шлейфе.
Рисунок 93 – Схема поливного трубопровода в рабочем (а) и в транспортном (б) положении: 1 – труба; 2 – хомут; 3 – лыжа-рессора; 4 –
водовыпуск; 5 –соединение мягкое; 6 – колено; 7 – манометр; 8 –
рукав подводящий; 9 – зажим; 10 – труба гидранта; 11 – борозды; 12
– трос.
Технологический процесс полива трубопроводом-шлейфом заключается в следующем. Трактор, находящийся по другую сторону
линии гидрантов 13 от поливных борозд 14 с помощью кронштейна 3
передвигает трубопровод-шлейф с одной позиции (политой) на другую (для полива). При этом трубопровод-шлейф подводится передним концом к гидранту и гибким соединением с помощью хомута 9
закрепляется на гидранте. Открывается подача воды из гидранта в
трубопровод-шлейф и при заполнении трубопровода-шлейфа водой
вес его возрастает в 5-7 раз, рессоры прогибаются, и труба ложится на
гребни борозд. При этом водовыпуски 6 с гасителем напора попадают
на середину борозд, и струя воды выливается в борозду в сторону полива
По окончании полива на данной позиции гидрант закрывается,
снимается мягкое соединение и закрепляется на трубопроводешлейфе.
За это время трубопровод-шлейф опорожнится, нагрузка на рессоры уменьшается и они выпрямляются, поднимают трубопровод172
шлейф над поверхностью почвы. Тракторной тягой трубопроводшлейф перемещается на новую позицию. При этом к этому же гидранту присоединяется задний конец трубопровода-шлейфа и поливается участок с другой стороны от гидранта.
В конструкции трубопровода предлагается использовать водовыпуски с поворотной заслонкой желобчатой формы (Патент №
89923) (рис. 94) [93].
В корпусе 2 водовыпуска на оси 4 крепится поворотная заслонка
3, желобчатой формы, состоящая из двух площадок S в и S н . Верхняя
площадка S в находится в корпусе 1 трубопровода, а нижняя S н в
трубке 2 водовыпуска поливного трубопровода.
В момент подачи воды в трубопровод под действием силы давления F1 заслонки водовыпусков поворачиваются (Положение I) и
перекрывают водовыпускные отверстия (рис. 1).
Положение II
Положение I
Положение II
F1
Vср
α
F2
2
4
1
3
Sн
Sв
Рисунок 94 – Конструкция регулируемого водовыпуска поливного трубопровода: 1 – трубопровод; 2 – трубка водовыпуска; 3 – заслонка поворотная;. 4 – ось.
После заполнения трубопровода водой под действием силы дав173
ления на нижние площадки заслонки F2 происходит одновременное
открытие водовыпускных отверстий (Положение ΙΙ), причем угол
наклона заслонок зависит от скорости потока жидкости Vср.
Рисунок 95 – Полив кукурузы с Рисунок 96 – Саморегулирующийся водовыпуск
помощью трубопровода
Рисунок 97 – Забор воды от гид- Рисунок 98 – Транспортировка
трубопровода
ранта
Отмеченные разработки внесли достойный вклад в развитие
орошения. Однако они не всегда позволяют учитывать многообразие
местных условий и, в ряде случаев, приводят к возникновению ирригационной эрозии. Особенно это имеет место на полях с уклонами,
превышающими 0,01.
Основой для повышения эффективности орошаемого земледелия должны стать технологии и техника полива, которые позволяют в
наиболее короткие сроки увеличить объемы производства продукции
при минимизации капитальных вложений.
174
V ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ
5.1 Экономический расчет
В настоящее время, когда хозяйства России практически не получают государственных дотаций, важнейшим критерием эффективности орошения является прибыльность производства сельскохозяйственной продукции.
В отличие от других сельскохозяйственных машин, поливная и
дождевальная техника имеет свои особенности, оказывающие влияние на методику экономической оценки ее эффективности. Работа поливной техники осуществляется при наличии и функционировании
других производственных фондов, представляемых оросительной сетью, насосно-силовым и другим оборудованием.
Важнейшими показателями хозяйственной оценки эффективности оросительных систем с различными способами и техникой полива
следует считать:
- уровень производительности труда на поливе;
- размер эксплуатационных издержек на орошение единицы
площади;
- уровень эффективного использования земельных и водных ресурсов;
- размер капитальных вложений на строительство и реконструкцию оросительной системы, и срок окупаемости;
- выход продукции с единицы орошаемой площади;
- сопоставление приведенных затрат на единицу сельскохозяйственной продукции при различных вариантах полива.
В состав основных фондов оросительной системы входят: каналы со всеми видами сооружений на них, плотины, дамбы, гидротехническое и электромеханическое оборудование насосных станций,
лотки, трубы, дрены, строительные машины, средства транспорта и
связи, буровое оборудование, дождевальное и поливное оборудование.
Сроки службы отдельных элементов оросительной системы
сильно разнятся. Так срок службы бетонных плотин и земляных дамб
составляет 50-100 лет, а сроки службы землеройных и дождевальных
машин составляют 5-10 лет, причем преобладают в основных фондах
оросительной системы (50-70%) те средства производства, срок службы которых много десятилетий. Выход из строя одного или несколь175
ких элементов оросительной системы приводит к не использованию
всей системы.
На сооружения оросительных систем государство выделяло
огромные средства, поэтому очень важен вопрос эффективного использования капитальных вложений.
Параметры оросительной сети (расход, протяженность трубопровода и т.д.) в пределах ее внутрихозяйственной части в значительной степени определяются техникой полива и конкретными хозяйственными условиями, размеры удельных капвложений и эксплуатационных затрат значительно различаются при различных условиях
хозяйствования [84].
В связи с тем, что в настоящее время в большинстве хозяйств
оросительная сеть построена в 70-80 годы прошлого столетия, при
подсчете экономической эффективности затраты на подводящую оросительную сеть не учитываются. Кроме того, в настоящее время хозяйства России воду для полива получают бесплатно, поэтому в расчетах стоимость орошаемой воды также не учитывается.
Экономическая эффективность подготовки поля и проведение
полива определялась по методике, утвержденной Министерством
сельского хозяйства и продовольствия РФ [94, 95].
Как отмечалось выше, существует несколько вариантов поверхностного полива, в том числе и самотечная подача воды в полосу, когда источник орошения находится выше орошаемой площади (до 48%
орошаемых площадей в Ставропольском крае). Для того чтобы уйти
от многовариантности примем один из характерных случаев оросительной сети с ДДА-100МА, имеющей широкое распространение в
настоящее время.
Вода из водоисточника подается самотеком по закрытому водоводу к гидранту. Площадь орошения 100 га. Оросительная норма 1200
м3/га. Орошаемая культура озимая пшеница. Урожайность на богаре
3,0 т/га, прибавка урожая от полива 1,5 т/га.
По данным А.Н.Князева (1974), Г.Г.Федорина (1976),
Е.И.Луконина (1980) потери урожая снижаются на не спланированных участках, как при поверхностном поливе, так и при дождевании
[92]. Таким образом, тщательная планировка полей необходима и при
поливе дождеванием, поэтому при расчетах сравнительной экономической оценке, учитывали по всем вариантам приведенные к одному
году затраты на капитальную планировку. А при поливе по полосам
необходимо выравнивание поверхности поля и нарезка водоудерживающих валиков.
176
Затраты на полив складываются из энергозатрат, затрат труда,
амортизационных отчислений и отчислений на текущий ремонт и
техническое обслуживание машины.
При предлагаемом варианте полива по полосам выполняется
планировка поля в 2 следа с нарезкой водоудерживающих валиков
при втором проходе планировщика в составе агрегата МТЗ80+выравниватель-планировщик, подача воды из временного оросителя (или из канала с бетонным руслом), в зависимости от условий
хозяйства, осуществляется через проран во временном оросителе или
мобильной насосной установкой, навешенной на трактор МТЗ-80,
производительностью 200 л/с. Проводится 2 вегетационных полива по
600 м3/га. Кроме того, при предлагаемом варианте капитальная планировка выполняется, используя лазерное оборудование.
Среднюю техническую производительность за 1 час чистой работы ДДА-100МА определяли исходя из технической характеристики машины, остальные технические характеристики (норма расхода
топлива, нормы выработки и др.) определяли по нормативам.
При сравнительной экономической оценке предлагаемой технологии поверхностного полива и полива дождеванием с ДДА-100МА
экономический эффект определяем по снижению эксплуатационных
затрат, так как принимаем прибавку урожая и оросительную норму
по обоим вариантам одинаковой. Экономический эффект определяем
по следующей формуле:
З э  З б  З н ,
где
(95)
Зэ - снижение эксплуатационных затрат за год на гектар, руб.
Зб и Зн - эксплуатационные затраты при базовой и новой технологии, руб./га.
Эксплуатационные затраты определяли по следующим формулам
З э   З аi  З пi  З тоi  З тi  З эi ,
(96)
Расчет экономической эффективности проводили по ценам 2010
года. Результаты расчета приведены в таблице 15.
Таким образом, сумма эксплуатационных затрат на поверхностный полив снижается на 58,3 % по сравнению с поливом ДДА100МА. Данные экономического расчета не противоречат данным
мирового опыта, указывающим на то, что поверхностный полив является низкозатратным способом, это и объясняет его широкое распространение в мировой практике. Затраты на полив окупаются за счет
прибавки урожая.
177
Таблица 15 - Структура затрат на орошение озимой пшеницы
(руб/га)
Варианты
Показатели
ДДАповерх100МА
ностный
полив
1. Амортизационные отчисления
208,3
69,4
2. Оплата труда
451,2
332,9
3. Затраты на ТО и ремонт
383,3
84,7
4. Затраты на топливо
1840
716
5. Общие эксплуатационные затраты
2882,8
1203
6. Снижение эксплуатационных затрат, %
58,3
Так как цены на ресурсы ежегодно меняются, то более объективным способом сопоставления предложенного варианта с ранее
существующими является энергетический анализ предлагаемой технологии.
5.2 Энергетический анализ орошения
Одним из важнейших критериев выбора наиболее рационального способа орошения является коэффициент энергетических затрат
Кэi, представляющий собой отношение энергозатрат новой технологии, комплексов машин или отдельных агрегатов (Ен) к базовым
уровням энергозатрат (Еб), приходящихся на 1 гектар мелиоративной
площади.
Общий уровень энергозатрат складывается из прямых энергозатрат в виде расхода топлива, электроэнергии, теплоты и косвенных,
состоящих из энергоемкости расходуемых материалов, а также
средств механизации.
Так как в настоящее время наибольшее применение получили
два способа орошения: поверхностный полив и дождевание, принимаем за базовый вариант дождевание, а за предлагаемый - поверхностный полив.
Работа поливной техники осуществляется при наличии и функционировании других производственных фондов, представляемых
оросительной сетью, насосно-силовым и другим оборудованием.
Параметры оросительной сети (расход, протяженность трубопроводов и т.д.) в пределах ее внутрихозяйственной части в значительной степени определяются техникой полива. Следовательно, и
размеры удельных капиталовложений и эксплуатационных затрат
178
определяются конструкцией дождевальной машины и условиями ее
работы. В связи с тем, что в последние годы парк дождевальных машин значительно сократился, а наиболее простой и надежной оказалась ДДА-100МА, то для сравнительного энергоанализа взята дождевальная машина ДДА-100МА.
Оросительная сеть для ДДА-100МА включает в себя закрытый
трубопровод с гидрантами, насосную станцию, временные оросители.
Для 150 га прямые затраты на строительство оросительной сети
Еос=400000 МДж/га [97]. Прямые энергозатраты оросительной сети,
приходящиеся на 1 га с учетом основных сооружений: амортизация
насосной станции (ан+анр) = 19,1 %; стального трубопровода (ат+атр) =
3,9 %; каналов земляных (ак+акр) = 3,8 %. Полные энергозатраты оросительной сети Еос= 715 МДж/га.
Полные энергозатраты на орошение, МДж/га
Еор= Епр+Ет+Ем+Еж ;
(97)
где Епр - прямые затраты энергии; Е м - энергоемкость средств механизации; Е т - энергоемкость трактора; Еж - энергозатраты живого
труда.
Прямые затраты энергии:
(98)
Епр  Н т  (ат  f т ),
где Нт - расход топлива, кг/га; ат - теплосодержание топлива, МДж/кг,
т - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты энергии на
производство топлива, МДж/кг.
Энергоемкость средств механизации:
Ем 
Ет 
М м  а т  а рм  а км 
100  Т м  W
М т  а т  а рм  а кт 
100  Т т  W
(99)
;
;
(100)
Мт - масса трактора, кг; Мм - масса машины, кг; ар - амортизационные отчисления на полное восстановление; ак - амортизационные
отчисления на капитальный ремонт, % ; Т - годовое использование
трактора(машины); W - производительность агрегата, га/ч.
Энергозатраты живого труда:
ж= nч · аж + nч '· аж';
(101)
где nr - количество человек; аж - энергетический эквивалент затрат
живого труда, МДж/ч.
Энергозатраты на поверхностный полив слагаются из нарезки
временной оросительной сети и закрытия ее, планировки орошаемого
участка в два следа с одновременной нарезкой полос. Производится 2179
х кратный полив с поливной нормой 600 м3/га с поправкой временного оросителя после каждого полива. Подача воды из оросителя в полосу с помощью устройства для подачи воды. Расход в ороситель 140
л/с.
Расчеты по технологическим картам на 150 га производства
озимой пшеницы показали, что энергозатраты на проведение поверхностного полива составили 353,77 МДж/га, а при поливе ДДА-100МА
– 497,9 МДж/га .
Орошение в среднем позволяет повысить урожайность на 1,5
т/га по сравнению с урожайностью на богарных землях.
Целесообразность проведения орошения можно оценить, исходя
из энергетического баланса затраченной и полученной энергии, содержащейся в урожае.
Коэффициент энергетической эффективности:
R
  H у  ау
Е
,
(102)
ор
где  Ну - прибавка урожая, кг/га;
ау - энергосодержание продукта, МДж/кг.
Энергетическая эффективность орошения дождеванием и поверхностным поливом составила соответственно 8,39 и 11,3.
Таким образом, выход энергии, заключенной в дополнительном
урожае при поверхностном поливе в 1,34 раза выше, чем при дождевании.
Расчет энергозатрат проведен для дождевальной системы с
ДДА-100МА, но ситуация подходит и для систем с ДМ «Днепр» и
«Фрегат». Но из этого не следует противопоставлять поверхностный
полив дождеванию, поскольку имеются преимущества и недостатки у
всех существующих способов полива. В частности, у поверхностного
полива есть определенные ограничения по его использованию (уклон,
влагопроницаемость почвы, отсутствие дренажной сети, отсутствие
подкомандных источников орошения), а также имеется существенный
недостаток – низкая механизация работ и неравномерность полива по
длине полос. Но при условии соблюдения данных требований поверхностный полив остается самым низкозатратным, а, следовательно, наиболее выгодным способом орошения.
180
ЛИТЕРАТУРА
1. Боткин, О. И. Интерпретация понимания продовольственной
безопасности на международном уровне / О. И. Боткин, А. И. Сутыгина, П. Ф. Сутыгин // Вестник Удмуртского университета. Серия
Экономика и право. – 2016. – Т. 26. – № 2. – С. 7-14. Губер, К.В. Тенденции совершенствования внутрихозяйственных оросительных систем: современные проблемы мелиорации и водного хозяйства / Матер. межд. науч.-практ. конф. Том II. – М., 2009. – 409 с.
2. Пензин, М.П. К вопросу рационального использования новой
техники поверхностного полива / Труды ВНИИГиМ. – М., 1986.
3. Мелиорация и водное хозяйство: орошение (справочник) / под
ред. Б.Б. Шумакова. – Т. 6. – М.: Агропромиздат, 1990, - 415 с.
4. Филимонов, М.С. Способы полива и пути их улучшения //
Земледелие. – 1980. - №8. - С. 40-43.
5. Рекомендации «Научно обоснованные нормы нагрузки при
ведении сельскохозяйственного производства, обеспечивающие сохранение биоразнообразия водно-болотных угодий Нижней Волги»/
В.В. Мелихов и др. - Волгоград: ВНИИОЗ, 2010. - 192 с.
6. Оперативное управление поливами на орошаемых землях:
технология, механизация и автоматизация орошения: Сб. науч. трудов
ВНИИКА мелиорация. / Костюк В.И. – Фрунзе, 1987. – С. 20-28.
7. Ресурсосберегающая технология орошения и оперативного
управления поливами: Управление научно-технического прогресса. –
Алма-Ата: Кайнар, 1991. – С. 9-22.
8. Клюшин, П. Орошаемое поле Ставрополья / П. Клюшин, И.
Соляник. – Ставрополь: СГСХА, 2000. – 155 с.
9. Никольская, А.А. Разработать технологии поверхностного полива в условиях Российской Федерации с целью повышения плодородия почв и экономии энергетических ресурсов: / А.А. Никольская,
И.С Тырсин, Е.Я. Винокур. – М.: НАО., 1999.
10. Тюльпанов, В.И. Сущность почвообразования как основа
теории и практики земледелия: деградация почвенного покрова и
проблемы агроладшафтного земледелия / В.И. Тюльпанов, В.С.
Цховребов: Материалы первой межд. научн. конф. – Ставрополь:
СГСХА, 2001. – С. 3 – 25.
11. Иванова, Н.А. Режим орошения и водопотребление люцерны на зеленый корм при разных способах полива на обыкновенных черноземах: Дис…. канд. с.-х. наук. – Новочеркасск, 1988.
12. «Актуальные вопросы развития мелиоративного комплекса
маловодных регионов Российской Федерации» [Электронный ресурс]:
181
URL: http://council.gov.ru/activity/activities/roundtables/103748/ (дата
обращения: 06.10.2021).
13. Технический уровень отечественного и зарубежного оборудования, применяемого в мелиорации: Информационный сборник
/ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ». – М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2011. – 215 с.]
14. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР и положение о порядке планирования,
начисления и использования амортизационных отчислений в народном хозяйстве, М.: Экономика, 1974. – С.54-72.
15. Цырульников А.Л. О критериях надежности трубопроводов и водоподъемного оборудования сельскохозяйственных водопроводов и закрытых оросительных сетей. Дис. … канд. техн. наук. – Новочеркасск, 1987. – 154с.
16. Фролов М.И. Статистические и динамические воздействия
на подземные и многониточные трубы. Автореф. дис. … докт. техн.
наук. - М., 1991. – 46с.
17. Данг Суан Хоа. Разработка методик расчета энергоэксплуатационных показателей мелиоративных насосных станций. Автореф.
дис. … канд. техн. наук. - Ташкент, 1992. – 22с.
18. Болотин А. Г. Стратегия развития оросительных мелиораций // Орошаемое земледелие. 2014. № 2. С. 9—10.
19. Аналитические исследования перспектив развития техники
орошения в России: Информационно-аналитическое издание. — М:
Коломна.: ИП Лавренов А.В., 2020. — 128 с.: ил
20. Шаров, И., А.с. 148644 СССР. Способ самотечного полива
по бороздам / Шаров И.А., Шейнкин Г.Ю. - 1962. – 4 с.
21. Каталог поливных устройств и конструкций для механизации поверхностного полива. – М.: Союзводпроект, 1989. – 54 с.
22. Сандигурский, Д. Механизация поливных работ [Текст].
/Д. Сандигурский, Н. Безроднов. - М.: Колос, 1983.
23. Техника поверхностного полива: [Электронный ресурс]:
URL:
http://raduga.ener.ru/rus/devel/8.html/
(дата
обращения
16.07.2010).
24. Терпигорев, А.А. Колесный трубопровод для полива по
бороздам ТКП – 90 / А.А. Терпигорев. - ФГНУ ВНИИ «Радуга», Коломна, 2003.
25. Костяков А.Н. Основы мелиорации. - М.: Сельхозиздат,
1960. - 624 с.
26. Ахмеджанов М.А. Комплексное исследование и разработка
технологии и средств механизации при эксплуатационной планировке
182
орошаемых земель в зоне хлопкосеяния СССР. Автореф. дис… докт.
техн. наук. – Челябинск, 1983. – 37с.
27. Иванова Л.В. Влияние строительной планировки на урожай сельскохозяйственных культур и приемы сохранения и восстановления плодородия почв. Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. - Волгоград, 1973. - 23с.
28. Ахмеджанов, М.А. Планировка важный резерв экономии
оросительной воды и повышения урожайности/ М.А. Ахмеджанов,
Н.Р. Каримов //Мелиорация и водное хозяйство. 1990. 9. 40-41.
29. Ефремов, А.Н. О значении планировки земель при поверхностном поливе сельскохозяйственных культур // А.Н. Ефремов Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в
орошаемом земледелии: сб. науч. докл. Коломна: ВННИ «Радуга»,
2003. Ч. 1. 117-121.
30. Донцов Е.С. Строительная и эксплуатационная планировка
орошаемых земель // Механизация работ в орошаемом земледелии /
Под ред. Б.А.Шумакова. - Ростов, 1965. - С.83-103.
31. Гаджиев Т.М. Длиннобазовые планировщики и рациональная форма их рабочего органа: Тр. АзНИИГиМ. - Баку, 1964. – С.2164.
32. Планировщики-выравниватели полей FONTANA. Модульные грейдеры с лазерной установкой, запатентованные и испытанные.
[Электронный
ресурс]:
URL:
https://www.newtechagro.ru/catalog/planirovshikivjravnivateli_polej_fonta
na_modulnje.html/ (дата обращения 01.10.2021).
33. Парамонова, Е.Г. Геодезические работы в мелиоративном
строительстве /Е.Г. Парамонова, А.Г. Юнусов. М.: Педра, 1990. - 203
с.
34. Типовая операционная технология и правила производства
землеройно-планировочных работ в орошаемлом земледелии. – М.:
ГОСНИТИ, 1975. – 150 с.
35. Плодородие почв и его изменение при уплотнении и
разуплотнении: Науч. тр. почвенного института им. В.В. Докучаева. М., 1984. – С.96.
36. Грядовкин, Ю.Д. Эффективность эксплуатационной планировки тяжелых почв. – ГиМ, 1982, №9, С. 53-55.
37. Развитие орошения в Российской Федерации на 2009-2018
г.г. для сохранения и воспроизводства природно-ресурсного потенциала агроландшафтов, обеспечения продовольственной безопасности
страны и улучшения качества жизни сельского населения.
/Российская академия сельскохозяйственных наук ВНИИГиМ им.
183
А.Н. Костякова (аналитическая записка). – М.: ВНИИГиМ, 2008. – 30
с.
38. Anderson, С. Energy crisis sparks new interest in sulface irrigation / С. Anderson. / Idaho Farmer, Stockman, 1977.
39. Терпигорев, А. Аспекты развития технологий поверхностного орошения в степных и полупустынных регионах России // Экологические проблемы мелиорации (Костяковские чтения) / А. Терпигорев, В. Панин – М.: ВНИИГиМ, 2002.
40. Масюков А.Ф. Планировка почвы внутри широких поливных полос. – В кН.: Материалы научно-методической конференции
(Тезисы докладов) Ставропольского НИИСХ. Ч.2. Ставрополь, 1968.
– С.62-64.
41. Ходыкин В.Г. Методы расчета уплотняющего воздействия
на почву колесных движителей. Автореф. дис. … канд. техн.наук. 1984. - 22с.
42. Гаджиев Т.М. Технология планировки орошаемых земель.
М.: Колос, 1981. – 128 с., ил.
43. Самсонова М.П. Планировочные работы на орошаемых
землях. - М., 1955. – 56 с.
44. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. - М.:
Стройиздат, 1977. - 156 с.
45. Патент № 2136127 C1 Российская Федерация, МПК A01B
13/16. Валикообразователь : № 98111541/13 : заявл. 08.06.1998: опубл.
10.09.1999 / Л. И. Высочкина, И. С. Кокурин, Б. В. Малюченко.
46. Патент № 2430497 C1 Российская Федерация, МПК A01B
13/16. Полосообразователь-выравниватель: № 2010105586/21: заявл.
16.02.2010: опубл. 10.10.2011 / Л. И. Высочкина, И. С. Кокурин, Б. В.
Малюченко.
47. Синеоков Т.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих
машин. - М., 1977. – 328 с.
48. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Под ред. Босово. М., 1977. – С.35-94.
49. Гаджиев Т.М. Сопротивление копанию грунта ковшом
планировщика: Докл. ВАСХНИЛа, 1965. - № 5. – С.5-17.
50. Фокин Б.П. Совершенствование технологического процесса подготовки поля к поверхностному поливу по полосам. Дис. …
канд. техн. наук. - Новочеркасск, 1985. - 220с.
51. Патент на полезную модель № 77533 U1 Российская Федерация, МПК A01G 25/00. Устройство для установки щит-перемычки в
оросительном канале: № 2007112202/22: заявл. 02.04.2007: опубл.
27.10.2008 / Л. И. Высочкина, И. С. Кокурин ; заявитель Федеральное
184
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный
университет.
52. Мелиорация и водное хозяйство: орошение (справочник) /
под ред. Б.Б. Шумакова. – Т. 6. – М.: Агропромиздат, 1990, - 415 с.
53. Патент № 2312490 C1 Российская Федерация, МПК A01G
25/09. Устройство для подачи воды из временного оросителя в полосу: № 2006115168/12 : заявл. 02.05.2006: опубл. 20.12.2007 / Л. И. Высочкина, И. С. Кокурин ; заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ставропольский государственный аграрный университет.
54. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроения –
М: Машиностроение, 1979. – 382 с.
55. Кукшин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин – М.: Высшая
школа, 1987. - 256 с.
56. Мелиорация и водное хозяйство. Т.1. Экономика. Справочник / Под ред. В.Х. Моховикова. - М.: Агропромиздат, 1984. 255с.
57. Коршиков А.А. Устройство временной оросительной сети.
– М.: Колос, 1971, С.38-39.
58. Горн Д.В., Петерсон Х.Б. Орошаемые земли. М. 1962, С.
142-144.
59. Винникова, Н. Технология и технические средства распределения воды в поливную сеть на системах поверхностного полива. /
Н. Винникова, М. Пензин. Обзорная информация. ЦБНТИ Минводхоза СССР – М., 1980.
60. Жирнов, А.Н. Совершенствование техники и технологии
поверхностного полива. // МиВХ. – 2006. - №5.
61. Определение равномерности увлажнения почвы по длине
поливных борозд: надежность и качество технологического процесса
полива: Сб. науч. тр. ВНИИГиМ / А.А. Терпигорьев. – М., 1988. – С.
158-160.
62. Совершенствование технологических схем полива по бороздам в целях снижения затрат оросительной воды: совершенствование водосберегающей технологии и прогрессивной техники полива на
орошаемых землях Средней Азии: Сб. научн. трудов / М.Г. Хорст. –
Ташкент: САНИИРИ, 1989. – С. 92-100.
63. Мелькумова, Ж. П. Влияние техники и технологии полива
на свойства луговых почв и урожайность хлопчатника в условиях
Чирчик-Ангренской долины: Дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.03,
06.01.02: Ташкент, 2003. - 148 c.
185
64. Носенко, В. Разработать технологические схемы полива по
бороздам и полосам с применением средств механизации и автоматизации для условий Среднего и Нижнего Поволжья / В. Носенко, И.
Алиев. – НТО: Коломна, 1972.
65. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации:
учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учебн. заведений / А.А. Богушевский [и др.] / Под ред. Е.С. Маркова. – М.: Колос, 1981. – 375 с,
ил.
66. Оперативное управление поливами на орошаемых землях:
технология, механизация и автоматизация орошения: Сб. науч. трудов
ВНИИКА мелиорация. / Костюк В.И. – Фрунзе, 1987. – С. 20-28.
67. Ресурсосберегающая технология орошения и оперативного управления поливами: Управление научно-технического прогресса.
– Алма-Ата: Кайнар, 1991. – С. 9-22.
68. Зайдельман, Ф.Р. Мелиорация почв: учебник. – 3-е изд.,
испр. и доп. – М.: Изд-во МГУ, 2003. – 448 с., ил.
69. Зинковский, В. Пути совершенствования способов полива
на Северном Кавказе // Развитие гидромелиоративных исследований
на Северном Кавказе. / В. Зинковский, А. Калашников. – Ставрополь:
Ставропольское книжн. изд-во, 1975. - С. 49-57.
70. Шуравилин, А. Мелиорация: Учеб. пособие для вузов / А.
Шуравилин, А. Кибека. - М.: ИКФ "ЭКМОС", 2006. - 944 с.
71. Шаров, И., А.с. 148644 СССР. Способ самотечного полива
по бороздам / Шаров И.А., Шейнкин Г.Ю. - 1962. – 4 с.
72. Каталог поливных устройств и конструкций для механизации поверхностного полива. – М.: Союзводпроект, 1989. – 54 с.
73. Сандигурский, Д. Механизация поливных работ [Текст].
/Д. Сандигурский, Н. Безроднов. - М.: Колос, 1983.
74. Техника поверхностного полива: [Электронный ресурс]:
URL:
http://raduga.ener.ru/rus/devel/8.html/
(дата
обращения
16.07.2010).
75. Терпигорев, А.А. Колесный трубопровод для полива по
бороздам ТКП – 90. / А.А. Терпигорев. - ФГНУ ВНИИ «Радуга», Коломна, 2003.
76. Кулягин, Н.В. К вопросу механизации поверхностного полива // Способы полива и режим орошения сельскохозяйственных
культур: Сб. трудов ЮЖНИИГиМ. / Н.В. Кулягин. – Новочеркасск. 1978. - В.31. - С.54-56.
77. Лактаев, Н.Т. Полив хлопчатника / Н.Т. Лактаев. – М.: Колос, 1978. – С.125-138.
186
78. История мелиорации в России / Под ред. Б.С. Маслова. М.: Колос, 2002. Т. II. – С. 333-380.
79. Олейник, Р.А. Перспективы использования мобильного
оросительного оборудования: Научный журнал Кубанского гос. аграрного
университета
[Электронный
ресурс]:
URL:
http://ej.kubagro.ru/2005/05/15 (дата обращения 16.07.2010).
80. Проблемы и перспективы совершенствования поверхностных способов полива: Научно - аналитический обзор. – Коломна.
2002.
81. Терпигорев, А.А. Машина унифицированная дождевально-поливная ТКУ - 100. / А.А. Терпигорев, A.M. Буцикин, Л.П. Рева. ФГНУ ВНИИ «Радуга», Коломна, 2003.
82. Сурин, В.А. Прогрессивные технологии полива по бороздам из закрытых оросительных систем с поливными трубопроводами
и шлангами в предгорной зоне средней Азии. / В.А. Сурин. – М.,
1987. – 68 с.
83. Разработать технические решения по переводу закрытых
оросительных систем на технологию поверхностного полива. Отчет
по теме 01.01.15, ВНИИ «Радуга». – Коломна, 1996.
84. Терпигорев, А. Обоснование схем реконструкции оросительных систем с заменой дождевальной техники на технику поверхностного полива: техника орошения и сельхозводоснабжения нового
поколения. / А. Терпигорев, В. Максимов. – Коломна, 1998.
85. Олейник, Р.А. Повышение эффективности мобильных
оросительных систем путем обоснования рациональных параметров
разборных трубопроводов и применения современных методов компоновки: Дис…. канд. техн. наук: 06.01.02. – Саратов, 2007. – 148 с.
86. Щедрин, В.Н., Васильев, С.М., Андреева, Т.П. Циклическое орошение – новое в стратегии оросительных мелиораций / В.Н.
Щедрин, С.М. Васильев, Т.П. Андреева: Вопросы мелиорации (научно-практический журнал). - М., 2008. - № 3-4. - С.7-20.
87. Техника полива и оборудование для локальных оросительных систем (научно-технический обзор) [Электронный ресурс]: URL:
http://raduga.mobi/hpubl/texnic/ (дата обращения 25.09.2010).
88. Selection of irrigation methods for agriculture: committee report: On-Farm Irrigation Committee Water Resources Division, / authors
C.M. Burt. – p.110.
89. Sharma, R. Irrigation Engineering / R. Sharma, T. Sharma. –
S. Chand, 2008. - p. 732.
187
90. Walker, W.R. Guidelines for designing and evaluating surface
irrigation systems / W.R. Walker: FAO Food and agriculture organization
of the united nations. - Rome, 1989.
91. Патент № 2347360 C2 Российская Федерация, МПК A01G
25/00.
Поливной
передвижной
трубопровод-шлейф:
№
2007106978/12: заявл. 26.02.2007: опубл. 27.02.2009 / И.С. Кокурин,
Л.И. Высочкина, К.Н. Носов [и др.].
92. Патент на полезную модель № 89923 U1 Российская Федерация, МПК A01G 25/02. Водовыпуск поливного трубопровода: №
2009128114/22: заявл. 20.07.2009: опубл. 27.12.2009 / Г.В. Грудиев,
Л.И. Высочкина; заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет".
93. Методика определения экономической эффективности
технологий и сельскохозяйственной техники. – М., 1998. - Ч.1. - 344с.
94. Методика определения экономической эффективности
технологий и сельскохозяйственной техники (Нормативносправочный материал). – М., 1998. - Ч.2 - 298с.
188