Крапельне зрошення, як відомо, один з найбільш рівномірних способів застосування поливної води для рослин. Тому, важливо на постійній основі розуміти і контролювати ефективність і рівномірність роботи системи крапельного зрошення. Виділяють наступні можливі фактори втрати води при поливі:
1. Випаровування води відкритих джерел.
2. просочування води через дно гребель, каналів і водосховищ.
3. Випаровування крапель води в повітрі.
4. Випаровування з мокрого листя (при використанні сплінкерне систем).
5. Випаровування з поверхні грунту.
6. Стоки з поверхні грунту.
7. Глибоке просочування вниз по профілю ґрунту.
8. Погане управління системою поливу.
9. Недостатня уніфікація системи.
Різні типи зрошувальних систем мають різну ефективність. Це пояснюється тим, як використовується поливна вода.
Таблиця 7.1 - ефективність зрошувальних систем.
Крапельне зрошення є одним з найефективніших способів поливу, так як вода подається до кореня рослини від джерела води через трубопровід, значно знижуючи ризик втрати води. Глибоке просочування води або утворенню калюж можна уникнути, якщо правильно управляти роботою системи крапельного зрошення, застосовуючи воду в такій кількості, в якому її вбирає корінь рослини.
Далі розглянемо основні показники, які описують ефективність роботи системи крапельного зрошення.
Зміна (варіація) рівня потоку води
Зміна потоку вимірюється як відсоткова різниця між емітером, який отримав максимальний обсяг води і емітером з мінімальним значенням.
Варіація = (Qмакс-Qмин) / Qср, де
Qмакс = максимальна витрата
Qмин = мінімальний витрата
Qср = середня витрата
Для чутливих до зміни рівня витрат води культур даний показник повинен бути ± 5%. Для менш чутливих ± 10%.
Рівномірність розподілу води (РР)
Рівномірність розподілу означає те, як вода подається до кореневої системи кожної рослини. Показник РР вимірюється в%. Максимально можливе значення РР становить 100%. Даний показник вимірюється наступним чином:
РР% = (Середня кількість води, використане для поливу однієї чвертю всіх емітерів (статистична вибірка) / Середня кількість води, використане всіма емітерами системи) х100%.
Рівень РР не обмежується тільки виміром рівномірності виливу води в грунт. Є ряд факторів, які впливають на рівень РР (далі ці фактори будемо називати система РР).
- різниця водовиліва в системі, яка виникає через зміни тиску і засмічення / зносу емітерів;
- нерівномірний дренаж РР, що означає нерівномірна кількість води вилите з системи в момент запуску і зупинки роботи крапельного поливу (зазвичай даний фактор впливає близько 1-3% на рівень РР);
- нерівний інтервал розміщення емітерів, що впливає на рівномірний полив всіх рослин однієї системи крапельного зрошення.
Вираз для системи РР буде виглядати наступним чином:
Система РР (%) = Різниця витрати води% хНеравномерний дренаж% х (Нерівний інтервал% / 1000).
Фактором, який найбільш змінюється в інтервалі часу є різниця витрати води, і цей показник зазвичай вимірюється в польових умовах. Для першого розрахунку різниці витрати води і наступних вимірів використовується наступна формула:
Cv = коефіцієнт варіації емітерів.
n = Кількість емітерів на одну рослину.
Qмин = Мінімальний рівень витрат води (л / ч).
Qср = Середній рівень витрати води (л / ч).
Рівномірність водовиліва (РВ)
Показник рівномірності водовиліва часто використовується як міра визначення однорідності роботи системи крапельного зрошення. Проблемою при використанні показника РВ в якості запобіжного є те, що не беруться в розрахунок зовнішні (на полі) фактори, що впливають на рівномірність роботи, тому даний показник повинен використовуватися тільки в якості оцінки конструкції системи крапельного зрошення. Показник рівномірності водовиліва можна описати в такий спосіб:
Cv = Коефіцієнт варіації емітерів.
n = Кількість емітерів на одну рослину.
Qмин = Мінімальний рівень витрат води при мінімальному тиску (л / ч).
Qср = Середній рівень витрати води (л / ч).
При проектуванні системи крапельного зрошення показник РВ повинен бути не менше ніж 80% на помірному ландшафті.
коефіцієнт планування
При визначенні коефіцієнта планування береться зона системи крапельного зрошення з найменшою кількістю витрати води і порівнюється із середнім значенням всієї системи крапельного поливу. Коефіцієнт планування може бути використаний в якості мультиплікатора для визначення тривалості часу роботи спринклерної системи зрошення. Наприклад, якщо необхідно 30 хв. для повного зрошення певної ділянки землі і коефіцієнт планування становить 1,5, тоді необхідно щоб зрошувальна система працювала протягом 45 хвилин, тобто на 50% більше (30 хвилин х1,5 = 45 хвилин).
Ефективність зрошення (ЕО)
Ефективність зрошення описує продуктивність системи крапельного зрошення на поле, фермі або цілого іригаційного району. Максимально можлива величина цього показника становить 100%. Рівняння ЕО застосовується тільки до поливної воді в межах досліджуваного району. Ефективність зрошення описується як:
ЕО% = (Обсяг корисно використовуваної води / обсяг всієї поливної води) 100%
У розрахунок корисно використовуваної можна включати воду, витрачену на евапотранспіраціі; підтримання клімат-контролю (захист від замерзання); глибоку фільтрацію, необхідну для відновлення або підтримання сольового балансу; для проростання насіння. До некорисно використання води відносять: стоки води з грунту, глибоку фільтрацію понад те, що необхідно для контролю рівня солі в грунті, випаровування і розпилення води за межі зони зрошення.
Визначення якості зрошення в поле
Оцінка якості зрошення може бути виконана для будь-якої зрошувальної системи. Найбільш поширеною оцінкою, яка використовується фермерами, є вимір рівномірності розподілу води. Цей показник користується популярністю завдяки тому, що його можна кількісно виміряти. Ефективність зрошення (ЕО) найскладніше оцінити, так як необхідно розрахувати ступінь водного виснаження ґрунту і глибини фільтрації.
Вимірювання однорідності розподілу поливної води
При вимірі рівномірності розподілу води (РР) необхідно охопити всю систему крапельного зрошення, щоб гарантувати завмер будь-яких змін тиску. Для проведення вимірів необхідно протягом всієї системи встановити двадцять точок вимірювання тиску і визначити, на скільки показники тиску і водовиліва відрізняються від даних в точці з максимальним тиском. Тиск можна виміряти за допомогою спеціальних манометрів. Якщо це зробити важко, тоді досить буде заміряти витрата води за певний час (наприклад, 5 хв.). Точки для виміру потрібно вибирати в місцях можливого максимального, мінімального і середнього рівня тиску. Якщо система крапельного зрошення розташована на відносно рівній місцевості, тоді максимальний тиск буде в районі регулюючого клапана, а мінімальний тиск буде в самій віддаленій частині системи. Перед початком вимірювання необхідно стабілізувати систему - почекати 30 хвилин після запуску.
Інтерпретація результатів вимірів рівномірності розподілу поливної води
Максимально можливим значенням показника рівномірності розподілу води (РР) буде 100%. Таке значення на практиці не можливо отримати, так як є ряд факторів, що впливають на роботи системи крапельного зрошення:
1. Зміна розрахункового тиску.
2. Засмічення або знос емітерів з плином часу.
3. Коливання тиску через зношеність труб, насосів, зміни рівня води джерела, несправності регуляторів тиску або неправильно встановлених ручних клапанів.
4. Вплив зовнішнього середовища і т.д.
В цілому, можливо досягти 90% показника РР за умови правильної установки і використання якісних компонентів крапельного поливу, проте з плином часу рівень РР для більшості таких систем складе в середньому близько 75%. Якщо показник РР нижче 65%, тоді необхідно визначити причину і по можливості виправити ситуацію.
Повернутися назад Теорія водовиліва емітерів ламинарного і турбулентного потоку води
Читати далі Введення в теорію проектування насосних станцій