Результат интеллектуальной деятельности: Модульно-комбинированная оросительная система

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оросительным мелиорациям и может быть использовано при проектировании орошаемых участков сложной конфигурации.

Известна оросительная система, которая включает водоисточник, насосную станцию с запорной арматурой и манометром, магистральный трубопровод, последовательно установленные распределительные трубопроводы внутрипочвенного и капельного орошения, параллельно распределенные по длине распределительных трубопроводов оросительные трубопроводы и перпендикулярно к ним с заданным шагом увлажнители в виде труб с перфорациями внутрипочвенного орошения и гибкие поливные трубопроводы с капельными водовыпусками (патент RU 2346427, Овчинников и др., 20.02.2009).

Недостатком данного технического решения, применительно к решаемой нами технической задаче является то, что использование комбинации, состоящей только из двух модулей (способов полива) - внутрипочвенного и капельного орошения недостаточно для наиболее полного и качественного полива в пределах орошаемого массива. Для орошения полей сложной конфигурации, включающих в себя участки, на которых требуется полив дождеванием, в комбинации модулей так же необходимо использовать многоопорные дождевальные машины кругового действия.

Известна также оросительная система, включающая дождеватели и внутрипочвенные трубы-увлажнители, реализующие комбинированное внутрипочвенное орошение. Оросительная вода подается по внутрипочвенным трубам-увлажнителям и под действием капиллярных сил распространяется восходящим потоком в почве по корням растений. В последующие 48 часов осуществляют единоразовый полив дождеванием, затем проводят 1-3 полива дождеванием, чем обеспечивается получение максимальной одновременной всхожести семян и возможность регулирования микроклимата в посевах мелкосемянных сельскохозяйственных культур в период максимального водопотребления для повышения их урожайности (способ комбинированного внутрипочвенного орошения мелкосемянных сельскохозяйственных культур (патент RU 2743380 С1, Овчинников и др., 17.02.2021).

Недостатком известной оросительной системы являются ограниченные возможности, не позволяющие использовать ее на участках сложной конфигурации.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является многоопорная дождевальная машина кругового действия (варианты) (RU 2562214 С2, Щедрин и др, 10.09.2015), обеспечивающая повышение качества полива для орошения полей различной конфигурации. При поливе полей сложной конфигурации (квадратной или прямоугольной) многоопорную дождевальную машину перемещают с постоянной шириной полосы орошения по кругу вокруг вертикальной оси симметрии гидрантов, расположенных друг от друга на расстоянии, равном длине машины, при движении от исходной позиции сохраняется направление поворотов вокруг вертикальных осей симметрии гидрантов, а возврат дождевальной машины на исходную позицию производят по смежной, не поливаемой ранее полосе.

Согласно другому варианту поворот дождевальной машины производится вокруг вертикальных осей симметрии гидрантов по часовой стрелке, затем повторяют движение машины против часовой стрелки вокруг вертикальных осей симметрии гидрантов дополнительного ряда, которые располагают на концах отводов от водопроводящей сети напротив основных гидрантов на расстоянии, равном длине дождевальной машины, при этом сохраняется общее направление движения вдоль полосы орошения.

Недостатком прототипа является использование для одного типа орошаемых полей за счет применения дождевальных машин только кругового действия, что вызывает затруднение при формировании качественного полива и полного покрытия участков сложной формы (с чередующимися в них способами полива), в пределах орошаемого массива, где требуется применение комбинированных орошаемых модулей с различными способами полива, в том числе орошаемых модулей внутрипочвенного и капельного полива.

Задачей изобретения является создание модульной оросительной системы с гидравлически увязанными между собой участками орошения сельхозкультур, при помощи различных типов полива: орошения дождеванием, капельного орошения, подпочвенного орошения.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение качественного и своевременного полива участков сложной формы в пределах орошаемого массива, за счет комбинирования орошаемых модулей с различными способами полива в условиях равнинной зоны.

Указанный технический результат достигается модульно-комбинированной оросительной системой, включающей орошаемый участок, водоисточник, насосную станцию, насос для единоразовой зарядки сифонного водосброса, магистральный трубопровод с последовательно размещенными узлами водораспределения, модуль орошения дождевальными машинами с трубопроводами, которая снабжена участками капельного и внутрипочвенного орошения, дополнительными блоками водоподготовки и агрохимическими узлами для модулей капельного и внутрипочвенного орошения, при этом дополнительные блоки водоподготовки связаны посредством межмодульных трубопроводов с модулем орошения дождевальными машинами.

Модульно-комбинированная оросительная система поясняется чертежом на фигуре, где схематично (горизонтали с отметками 95…180) представлена модульная оросительная система с расположенными на ярусах I, II, III тремя рабочими модулями (участок орошения дождевальными машинами, участок капельного орошения, участок внутрипочвенного орошения).

Модульная система полива комбинированной сети включает расположенные на трех ярусах (I…III) водоисточнике насосной станцией (1), насос для единоразовой зарядки сифонного водосброса (2), магистральный трубопровод (3) с последовательно размещенными узлами водораспределения (6), (11) соответственно на модулях I и II яруса, участок орошения дождевальными машинами (7), напоро-аккумулирующий трубопровод (5) I яруса (горизонтали 110…140), трубопроводы (9) оросительной сети для модуля орошения дождевальными машинами III яруса. Напоро-аккумулирующий трубопровод (10) II яруса (горизонтали 100…110) Блок водоподготовки (12), агрохимический узел (13) для модуля капельного орошения, участок капельного орошения (14), межмодульный трубопровод (19). Узел водораспределения (15) III яруса, блок водоподготовки (16) III яруса (горизонтали 95…110), агрохимический узел для модуля внутрипочвенного орошения (17) III яруса, участок внутрипочвенного орошения (18).

Система предусматривает отстойник (4) перед магистральным трубопроводом и узлы водораспределения (6, 11, 15) для каждого модуля, расположенные на месте соединения орошаемых участков с магистральным трубопроводом. Блок водоподготовки (12, 16) используется для очистки оросительной воды до требуемого уровня, откуда вода поступает в агрохимический узел 13, 17) для целей приготовления технологических растворов, из которых оросительная вода или раствор подается в оросительную сеть соответствующего модуля. При необходимости компоновочно-конструктивная схема оросительной системы может включать два модуля орошения, например модуль с орошением дождеванием и модуль капельного полива, а при необходимости - более двух модулей орошения.

Очередность расположения орошаемых модулей с различными способами полива по трассе магистрального трубопровода (3), (5) зависит от конкретных условий орошаемого массива: уклонов поверхности земли, существующих лесополос, дорог (подъездов), расположения узла водоисточника с насосной станцией 2 и прочее. Гидравлический расчет для обоснования параметров трубопроводов в заявленной комбинированной схеме оросительной сети следует выполнять с учетом расстояния наиболее удаленного участка орошения от точки водозабора.

В составе предполагаемого орошаемого массива, в качестве основного поливного модуля (участка орошения) нами предлагается орошение дождевальными машинами. На участках сложной конфигурации, в пределах орошаемого массива, площади оставшиеся незадействованными при помощи модуля орошения дождеванием, рекомендуется использовать под модули капельного полива и модули внутрипочвенного орошения, при этом различные способы орошения дают возможность выращивания тех сельскохозяйственных культур, для которых применимы данные способы полива (сады, виноградники).

Модульная система полива комбинированной сети работает следующим образом. Водозабор в основной магистральный трубопровод (3) комбинированной сечи в условиях равнинной зоны осуществляемся посредством насосного подъема оросительной воды (1) с последующим отстаиванием в отстойнике (4) (регулирующем бассейне). После отстойника 4 воду направляют в питающую магистраль (5) непосредственно к орошаемым участкам I яруса. Все модули орошения обеспечиваются оросительной водой из единого магистрального трубопровода (3, 5) (без устройства дополнительных водозаборных сооружений), ввиду чего работа модулей должна быть согласована между собой.

Для обеспечения рационального использования работы мощности насосной станции, водопроводящей сети и эффективного использования водных ресурсов, график водоподачи составляют из условия равномерного орошения угодий в течение суток (дождеванием проводят в дневное время, а капельный полив и внутрипочвенное орошение выполнять круглосуточно, в том числе в ночное время), а также оросительного сезона.

При необходимости воду, подготовленную в блоке водоподготовки (12) и агрохимическом узле (13) капельного массива можно перебрасывать на участок внутрипочвенного орошения (18), для обеспечения рационального использования водных ресурсов и питательного раствора, которые остались (не пригодились) после капельного полива. Переброску отфильтрованной воды и приготовленного питательного раствора можно выполнять и в обратном направлении (из блока водоподготовки (16) и агрохимического узла (17) участков внутрипочвенного массива на капельное орошение). Для этих целей в конструктивной схеме предусмотрен межмодульный трубопровод (19). Заявляемая система позволяет комбинировать орошаемые модули с различными способами полива и их поочередное использование на участках орошения сложной формы в пределах орошаемого массива и может быть использована при проектировании орошаемых участков сложной конфигурации.

Таким образом, предложенная система обеспечивает достижение заявляемого технического результата - расширение функциональных возможностей и обеспечение качественного и своевременного полива участков сложной формы за счет возможности поочередного использования нескольких различных модулей полива, необходимых для участков орошения сложной формы.