Полив больших участков: от 30-ти соток до нескольких десятков гектаров

При поливе больших участков при помощи систем капельного орошения с использованием капельной ленты или трубки, необходимы гидравлические расчеты потерь давления в магистралях системы полива, пропускной способности этих систем и необходимое количество подаваемой воды для полива растений. Рассмотрим по пунктам алгоритм расчета систем капельного орошения, чтобы вы сами смогли просчитать систему полива большого участка.  

1. Суммарный объем воды для полива всего участка.

2. Выбор и разводка магистральных (подающих) труб.

3. Подбор и монтаж фильтрационных узлов.

4. Внесение удобрений.

        А также примеры подключения и разводки систем капельного полива.

1. Суммарный объем воды для полива всего участка

Рассчитывается по формуле: V(общ)= (K*L*(1/a*v1))/1000

Где: V (общ) – общий объём воды, необходимый для полива участка (м.куб./ч);

K – количество рядов прокладываемой капельной ленты или трубки (мы берем не количество рядов высаженных растений, а количество рядов прокладываемой капельной  ленты или трубки, так как иногда одна линия капельной ленты или трубки поливает 2 ряда высаживаемых растений, например, чеснока, кукурузы и т. д.);

L – длина прокладываемого ряда капельной ленты или трубки (м);

a – расстояние между капельницами (эмиттерами) капельной ленты или трубки (м);

v1 – водовылив одной капельницы (эмиттера) за один час (л/ч).

Деление на 1000 – это перевод л/ч в м.куб./час.

Значения  a и  v1 выбираются из таблицы:

Примечание:

• диапазон рабочего давления для капельной ленты от 0,3 до 1,4 атм в зависимости от толщины стенки капельной ленты;

• диапазон рабочего давления для капельной трубки от 1 до 2,5 атм в зависимости от толщины стенки капельной трубки.  

Также можно вычислить необходимый объём воды и по такой формуле: V(общ)= (B*C/D*(1/a*v1))/1000

Где: V (общ) – общий объём воды, необходимый для полива участка (м.куб./ч);

B – длина поля (м);

C – ширина поля (м);

D – расстояние между рядами прокладываемой капельной ленты или трубки (м) (мы  берем  не  расстояние  между  рядами  высаженных  растений,  а   расстояние  между  рядами   прокладываемой капельной   ленты   или   трубки, так как иногда одна линия капельной ленты или трубки поливает 2 ряда высаживаемых растений (например чеснока, кукурузы и т. д.);

a – расстояние между капельницами (эмиттерами) капельной ленты или трубки (м);

v1 – водовылив одной капельницы (эмиттера) за один час (л/ч).

Значения  a  и  v1 выбираются из таблицы выше.

Приведем пример расчета необходимого количества воды для поливаемых участков и рассчитаем по вышеприведенным формулам

Яблоня (карликовая). 
Участок 100 х 100 м. Схема посадки: 

• расстояние между рядами: 3 м;

• расстояние между растениями: 1 м.

Из таблицы “Значение a и v1” выбираем капельную трубку для полива: капельная трубка с расстоянием капельниц 0,5 м и водовыливом одной капельницы 2,0 л/ч.    

Чеснок.
Участок 100 х 100 м. Схема посадки:

• линия капельной ленты поливает два ряда;

• на расстоянии 1,16 м лежат две линии капельного полива, тогда принимаем расстояние между рядами: 1,16/2 = 0,58 м чеснок посажен в ряду очень близко друг к другу, поэтому из таблицы “Значение a и v1” выбираем капельную ленту с шагом капельниц 0,1 м и водовыливом одной капельницы 1,0 л/ч.

Рассчитываем по формуле 1: V(общ)= (K*l*(1/a*v1))/1000

K =  100/3 = 33 ряда
L =    100 м
a =    0,5 м
v1 =   2 л/ч

V(общ)=(33*100*(1/0,5*2))/1000 = 13,2 м.куб./ч     

K = 100/0,58 = 173 ряда
L = 100 м
a = 0,1 м
v1 = 1 л/ч

V(общ)=(173*100*(1/0,1*1))/1000 = 173  м.куб./ч

Проверим наши вычисления по формуле 2: V(общ)= (B*C/D*(1/a*v1))/1000

B = 100 м
C = 100 м
D = 3 м
a =    0,5 м
v1 =   2 л/ч

V(общ) = (100*100/3*(1/0,5*2))/1000 = 13,3 м.куб./ч   

B = 100 м
C = 100 м
D = 0,58 м
a = 0,1 м
v1 = 1 л/ч

V(общ) = (100*100/0,58*(1/0,1*1))/1000 = 172,4 м.куб./ч

Значения формулы 1 и формулы 2 практически одинаковые, отличия в десятых долях числа.

Часто задаваемые вопросы:

• Сколько будет стоить капельный полив на 1 га?

• Сколько необходимо воды для капельного полива 1 га?

Как Вы видите, на эти вопросы нельзя дать однозначный ответ – для  расчета  капельного полива на 1 га значения отличаются в разы, поэтому необходима исходная информация.

Из этих двух примеров мы видим, что для 1 га полива сада нам необходимо 13 м.куб.воды/ч (количество воды, которое мы можем поднять из скважины в емкость и поливать участок) и 173 м.куб./ч для полива чеснока (это слишком большой объем воды для полива всего участка одновременно) необходимо закладывать в смету насос или мотопомпу большой производительности, прокладывать магистральные (раздаточные) трубы большого диаметра, ни одна скважина не даст за один час такое количество воды (необходимо искать открытый водоём), чем мощней насос, чем большего диаметра магистральная труба, чем больше фильтр – тем все значительно дороже, и срок окупаемости капельного полива растягивается на много лет. 

При капельном поливе и внесении удобрений урожайность увеличивается от 30 до 200%. Нам необходимо, чтобы капельный полив окупил себя за один сезон и принес прибыль. Поэтому мы можем регулировать объем подаваемой воды, время полива (для окупаемости системы капельного полива и принесение прибыли (для полива 1 га  чеснока  меняем капельную ленту с шагом 0,1 м на шаг 0,3 м, (при этом время полива нужно увеличить) и необходимое количество воды на 1 га  уменьшится в три раза за один час из 173 м.куб./ч до 56,7 м.куб/ч и разделим участок на шесть секторов и для полива 1 сектора нам понадобится 9,6 м.куб./ч воды (количество  воды, которое мы можем поднять из скважины в емкость и поливать  участок) и увеличиваем время полива – это значительно (в разы) удешевляет систему капельного полива, окупаемости ее за сезон и принесении прибыли за счет увеличения урожайности от 30 до 200%.

Сколько мы можем подать на поливаемый участок воды за 1 ч? Для  подачи  воды мы чаще всего используем три источника водоснабжения, о «плюсах» и «минусах» которых
мы сейчас детально расскажем.

Централизованное водоснабжение – это городские коммуникации с подачей воды

«Плюсы»:

• можно  производить  полив  небольших  участков (до 10 соток)  напрямую  без  задействования дополнительных емкостей и насосов;

• подача воды всегда идет под давлением;

• нет необходимости ставить дорогостоящие песчано-гравийные фильтра, достаточно обычных сеточных или дисковых фильтров со степенью очистки 120 мкм;

• при установке  емкости и дополнительного  насоса можно производить полив больших участков от 10 соток до 2 га;

• температура воды  всегда выше 16°С, что не требует дополнительного прогрева (рекомендованная температура полива от 16 до 27°С, в зависимости от поливаемой культуры).

 «Минусы»:

• малый объем подаваемой воды для полива больших площадей;

• высокая стоимость воды для использования в поливе.

Забор воды из скважины – подача воды из подземных источников

«Плюсы»:

• нет зависимости от централизованного водоснабжения;

• стоимость воды  значительно ниже, чем при централизованном водоснабжении (только стоимость электроэнергии, затрачиваемой насосом);

• в зависимости от глубины скважины и территориального места расположения, может давать большой объем воды – до 25 м куб/ч;

• использование воды в тех местах, где не доступно централизованное водоснабжение;

• отсутствие крупных фракций для мусора, грязи, водорослей (присущих в открытых водоемах).

«Минусы»: 

• температура  подаваемой  воды  в  среднем  от  8  до  12°С  (воду  с  такой  низкой температурой не рекомендуют   использовать при  поливе растений;  рекомендованная  температура полива - от 16 до 27°С, в зависимости от поливаемой культуры);

• требуются  первоначальные  повышенные  затраты:  бурение  скважины,  установка  и  подключение насосной станции, подвод электричества;

• часто вода содержит большое количество растворённого железа или солей, которые при поливе со временем могут забивать полив ные системы (для которых будет необходим дополнительный уход) или требовать установки дорогостоящих очистных систем.

Забор воды из открытого водоёма – из пруда, реки, искусственного бассейна или водоема

«Плюсы»:

• большой объем воды (есть возможность полива больших площадей);

• температура воды в поливаемый период выше 16 °С;

• стоимость воды равна стоимости расходных материалов для ее подачи. 

«Минусы»:

• вода  содержит  большое  количество  примесей,  водорослей и  для  систем  капельного  полива требует дорогостоящих песчано-гравийных фильтров;

• полив можно производить только в близи открытых источников воды.

2.  Выбор и разводка магистральных (подающих) труб

Для  полива участков от 0,5 га и выше в качестве магистральных (подающих) труб используют гибкие рукава LayFlat (LFT) или ПЭ трубы.  

LayFlat (LFT) – гибкий прорезиненный рукав диаметром 2“ (50 мм), 2,5“ (63 мм), 3“( 75 мм), 4“(100 мм), 6“ (150 мм), 8“ (200 мм) с диапазоном рабочего давления от 2 до 6 атм в зависимости от производителя.

Срок службы LayFlat (LFT), в зависимости от производителя, составляет от 3 до 8 лет. LayFlat (LFT) прокладывается наземно и предусматривает проезд колесной техники при обработке растений. При отсутствии давления в системе колесная техника свободно переезжает через LayFlat, не повреждая его. Используют  LayFlat в основном при поливе однолетних культур, овощей. Быстрый и простой монтаж и демонтаж.

ПЭ трубы применяются для прокладывания водопровода. Рабочее давление: от 3 до 12 атм. Применяются в системах капельного полива в качестве магистральных (разводящих) труб, к которым непосредственно подключается капельная лента или трубка. В большинстве случаев используют для полива многолетних растений и садов. При монтаже рекомендуется закапывать в землю на глубину 70 см (глубина промерзания грунта в Украине) с установкой сливных колодцев.

Подбор диаметра магистральных труб и схемы их расположения индивидуален для каждого участка.  

Несколько вариантов разводки труб.

3.  Подбор и монтаж фильтрационных узлов

Для того чтобы подобрать фильтрующий элемент для наших поливных систем, необходимо учитывать несколько факторов:
Исходные данные:

• источник водоснабжения;

• объем подаваемой и расходуемой воды;

• диаметр магистральных труб.

Песчано-гравийные фильтры используют в комплекте с дисковыми фильтрами при заборе воды из открытых  водоемов и пропускной способностью в зависимости от исходных данных. Песчано-гравийный фильтр хорошо фильтрует воду от биологических составляющих  (водорослей и т. д.) За счёт своей высокой пропускной  способности  применяется для фильтрации воды из открытых источников при поливе больших площадей.

Гидроциклон, или сепараторы песка, используются в тех случаях, когда объем взвешенных частиц в воде превышает очищающую способность основного фильтра или в результате повышенного содержания песка в скважине или колодце.

Принцип действия гидроциклона основан на действии центробежных сил, под воздействием которых взвешенные частички отделяются от потока воды и под своим весом спускаются в нижнюю часть сепаратора. Когда идет накопление песка, необходимо проводить очистку нижнего бака с помощью дренажного крана во время работы гидроциклона (необходимое давление воды для промывки: 2 – 3 атм). Используется в комплекте с дисковыми или сетчатыми фильтрами.

Дисковые фильтры для капельного полива со степенью очистки 120 мкм (такая степень очистки воды, при которой не забивается капельная лента или трубка) – универсальные фильтры разного диаметра от ¾ до 4 дюймов и пропускной способностью от 1 до 120  м.куб.  Применяются как для полива приусадебных участков, так и площадей в несколько десятков гектар, используются в комплекте с песчано-гравийными фильтрами и гидроциклонами (идут вторым чистовым фильтром), также могут набираться кассетами. Фильтрующий элемент – набор дисков, который необходимо время от времени промывать.

Простой в обслуживании и недорогой универсальный фильтр.

Сетчатые фильтры  – аналог дисковых фильтров. Конструкция корпуса, система фильтрации и степень очистки воды – одинаковые, применяется  там  же,  где  и  дисковые  фильтры. Единственное  отличие – в фильтрующем элементе: вместо  набора  дисков  находится  сеточный  картридж, что удешевляет его стоимость в сравнении с дисковым фильтром, но и срок службы меньше, чем у дискового  фильтра. В  большинстве случаев можно менять сам картридж, а не весь фильтр целиком. 

4. Внесение удобрений

Есть несколько вариантов внесения удобрений и мы рассмотрим вариант  внесения  удобрений  с  помощью инжектора системы Вентури через систему капельного полива. В принципе, действия инжектора Вентури, который основан на действии трубки Вентури, лежит эффект Вентури – явление уменьшения давления в потоке жидкости или газа, когда этот поток проходит  через суженый участок трубы, что, в свою очередь, является прямым следствием действия закона Бернулли.

Принцип работы инжектора – при уменьшении сечения  трубы  увеличивается скорость протока жидкости,  а  давление  падает. В месте сужения трубки Вентури возникает зона пониженного давления,  за  счет чего происходит подсасывание питательного раствора удобрений в систему полива.

Подключается сам инжектор через байпас (обводную систему), врезан в основную магистральную трубу для полива. С помощью крана на трубке всасывания удобрений регулируем подачу маточного раствора в систему.