CC BY
104
УДК 631.671.1
способы поверхностного полива сельскохозяйственных культур и комплекс машин для его реализации
O.A. ИВAНОВ, кандидат технических наук, зав. лабораторией
Б.И. AГИБAЛОВ, инженер лаборатории Т.Е. ИВAНОВA, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
НИИ аграрных проблем Хакасии E-mail: [email protected]
Резюме. Поверхностный полив по широким длинным полосам с устройством безуклонныхложбин рекомендуется на участках с уклоном 0,007... 0,08для орошения с удельным расходом 2...3 л/(с-м), нормой 700. 900 м3/га. Участок образуют продольными валиками (высота 0,25. 0,30 м, заложение откосов 1:5), расположенными параллельно на расстоянии 80.100 м по наибольшему уклону поверхности. Безуклонные ложбины (глубина 0,10.0,15 м, заложение откосов 1:5) создают поперёк полос через каждые 40. 60 м. Они перехватывают опережающие струи воды и, наполнившись по всей длине, изливают ее широким фронтом на нижележащий участок. Это обеспечивает равномерность продвижения воды по полосе, что дает возможность одному поливальщику управлять токами на 2.3 полосах и более, а также увеличить производительность труда до 35 га за смену.
Экологическую устойчивость участков с уклоном менее 0,007 можно обеспечить путём поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам. Поливной расход при этом составляет 2.3 л/с, норма - 600.800 м3/га, производительность труда на одной полосе - до 0,7 га/чел в ч. Мелкие засеваемые борозды формируют по наибольшему уклону поверхности земли. При уклоне 0,007.0,004 их выполняют через 0,60. 0,70 м шириной по дну 0,13.0,15 м, по верху - 0,23.0,25 м, глубиной - 0,10.0,12 м, при уклоне < 0,004 величины этих показателей равны соответственно 0,90.1,00, 0,23.0,25, 0,33.0,35 и 0,09.0,11 м. При этом поливной расход борозды (рекомендуется 2.3л/с) должен обеспечивать превышение горизонта поливной струи над гребнем на 0,02.0,03 м. Увеличение гидравлического уклона и сокращение продолжительности во-доподачи в бороздах позволяет снизить большие нормы полива в 2-3 раза.
В НИИАПХакасии разработаны технические средства для реализации этих технологий, которые позволяют повысить производительность и качество выполняемых работ при формировании поливного участка, в сравнении с серийно выпускаемыми мелиоративными машинами.
Ключевые слова: поверхностный полив, безуклонные ложбины, затопляемые борозды, формирование орошаемого участка, ложбиноделатель, валиковосстановитель, бороздоделательно-посевной агрегат, эффективность.
В экстремальных почвенно-климатических условиях степной и сухостепной зон экономически обосновано только орошаемое земледелие, так как получение высоких стабильных урожаев сельскохозяйственных культур без этого не возможно [1, 2].
Сегодня при постоянно повышающихся тарифах и ценах на энергетические и материально-технические ресурсы особое внимание уделяется сберегающим технологиям. В орошении к их числу относится поверхностный полив, который осуществляется с минимальным привлечением дополнительных источников энергии и превосходит по своим экономическим показателям другие способы. Поэтому в современных условиях целесообразность его применения ощутимо возрастает. Однако поверхностный полив не на-
шёл широкого распространения из-за низкой выработки поливальщика (до 1,5 га за рабочую смену) и использования тяжёлого физического труда.
В связи с этим цель наших исследований - дополнительное изучение и совершенствование поверхностного способа полива для устранения его основных недостатков.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на экспериментальном полигоне поверхностного полива общей площадью 11 га в ОНО ОПХ «Черногорское» Усть-Абаканского района Республики Хакасия на темно-каштановой почве при возделывании овса на зеленую массу. Вода на поливной участок подавалась из открытого оросителя через водомерную насадку. При проведении опытных поливов фиксировали расход воды и время движения водного потока.
По результатам многолетних исследований были разработаны принципиально новые высокопроизводительные и ресурсосберегающие технологии поверхностного полива по широким длинным полосам с устройством безуклонных ложбин и по затопляемым проточным бороздам, которые рекомендованы для орошения зерновых (пшеница, овес) и кормовых (кукуруза, многолетние травы) культур, естественных сенокосов и пастбищ, при регулярном и лиманном орошении, основанном на местном стоке и на земледельческих полях орошения. Необходимое условие поверхностного полива предложенными способами - отсутствие поперечных уклонов более 0,001 и наличие на орошаемом участке травостоя, дернины или стерни.
При проведении сравнительных испытаний технологии поверхностного полива по широким длинным полосам с использованием ложбиноделателя Л-1,5, валиковосста-новителя В-3,0 и выравнивателя полунавесного ВП-4,0, в качестве контроля использовали технологию, предусматривающую применение серийно-выпускаемого автогрейдера ДЗ-122Б-7 для нарезки безуклонных ложбин и водоудерживающих валиков, а также скрепера дорожного СД-105,3 для эксплуатационного выравнивания орошаемого участка. Испытания технологии поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам с использованием комбинированного бороздоделательно-посевного агрегата КБПА-3,6 проводили в сравнении с технологией предусматривающей нарезку борозд культиватором КРН-4,2 и посев сеялкой СЗП-З,6.
результаты и обсуждение. Технология поверхностного полива по широким длинным полосам с устройством безуклонных ложбин рекомендуется для орошения однолетних культур на поливных участках уклоном до 0,04 и травосмесей многолетних трав - до 0,08 удельным расходом 2.. .3 л/(с-м), нормой 700.. .900 м3/га с производительностью труда до 1,5 га/чел в ч на одной поливной полосе. Участок образуют продольными водоудерживающими валиками с проходимым для сельскохозяйственной техники поперечным профилем (высота 0,25.0,30 м, заложение откосов 1:5), расположенными параллельно один другому на расстоянии 80.100 м по наибольшему уклону поверхности. Длину поливного яруса определяют с учетом принятой организации орошаемой территории, рельефа местности и почвенно-мелиоративных
Таблица. Технические характеристики машин
Показатель Марка машины
Л-1,5 В-3,0 ВП-4,0 1 КБПА-3,6
Тип машины навесная навесная полунавесная полупри цепная
Агрегатируемость тракторами (тя- МТЗ-80 МТЗ-80
говый класс) (1,4) (1,4) М —1 СО 00 о 4) М —1 СО 1 00 о 4)
Производительность за час экс- * *
плуатационного времени, км; га 3,96.5,04 6,30.6,58 1,15.1,17 1,89.2,37
Рабочие скорости, км/ч 7,1 9,1 6,9 7,9
Расход топлива, кг/ед. наработки 1,1..1,2 1,1..1,2 3,7..5,4 3,8..4,3
Потребляемая мощность, кВт 18,1.21,3 15,6.22,1 4,7..5,6 27,1.28,2
Рабочая ширина захвата, м 1,5 2,5 4,0 3,6
Масса конструкционная, кг 230 250 960 2300
условий (рекомендуется 300.500 м) [3]. Главный элемент системы - безуклонные ложбины также проходимого для сельскохозяйственной техники поперечного профиля (глубина 0,10.0,15 м, заложение откосов 1:5), трассируемые по горизонтали поперёк полос через каждые 40.60 м. Они предназначены для перераспределения движения фронта поливной воды. Ложбины перехватывают опережающие струи потока и наполнившись водой по всей длине, изливают ее широким фронтом на нижележащий участок поливной полосы. Это обеспечивает равномерность продвижения воды, что позволяет увеличить ширину полосы до 100 м и более. Такое регулирование потока воды дает возможность одному человеку управлять поливом на 2.3 и более полосах, что позволяетувеличить производительность труда до 35 га за смену.
На участках с уклоном менее 0,007 при орошении культур сплошного сева (зерновые, травы и др.) напуском по полосам фактическая норма полива резко возрастает до 2000 м3/га и более (по данным Южги-проводхоз, СибНИИГиМ, НИИАП Хакасии), что приводит к переувлажнению и значительным потерям оросительной воды. Экологическую устойчивость орошаемого участка можно обеспечить путём поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам. Поливной расход борозды при этом составляет 2.3 л/с, норма - 600.800 м3/га, производительность труда - до 0,7 га/чел в ч на одной полосе.
Поливной участок при такой системе орошения образуется формированием по наибольшему уклону поверхности земли мелких засеваемых проточных затопляемых борозд. На участке с уклоном I =
0,007.0,004 их выполняют через 0,60.0,70 м шириной по дну 0,13.0,15 м, по верху - 0,23.0,25 м, глубиной - 0,10.0,12 м, при уклоне I < 0,004 - ширина по дну составляет 0,23.0,25 м, по верху - 0,33.0,35 м, глубина - 0,09.0,11 м, расстояние между бороздами - 0,90.1,00 м. Длину поливного яруса выбирают с учетом принятой организацией территории, рельефа местности и почвенно-мелиоративных условий (рекомендуется 300.500 м). При этом поливной расход борозды (рекомендуется 2.3 л/с) должен обеспечивать превышение горизонта поливной струи над гребнем на 0,02.0,03 м. Конструкция затопляемых борозд позволяет достичь равномерного увлажнения корневой системы сельскохозяйственных культур сплошного сева на гребне и дне борозды и создать благоприятные условия для их роста, что очень важно особенно в начальной стадии развития. Борозды обеспечивают безопасный режим орошения сельскохозяйственных культур благодаря увеличению гидравлического уклона и соответственно сокращению продолжительности водопод-ачи, что снижает высокие нормы полива в 2-3 раза.
Для реализации приведенных технологий в НИИАП Хакасии разработан комплекс машин, предназначенных для формирования поливных участков и устройства главных элементов системы (см. табл.) [4-8].
Ложбиноделатель Л-1,5 осуществляет выемку грунта глубиной до 15 см с заложением откосов 1:5, одновременно формируя, левый и правый отвал насыпи толщиной 2.3 см. При проходе 100 м орудие перемещает грунт объемом до 15 м3. При средней скорости движения 7±1 км/ч его тяговое сопротивление достигает - 6,3 кН.
Валиковосстановитель В-30 восстанавливает разрушенные в результате агротехнических обработок почвы (вспашка, культивация и др.) валики, собирая и стягивая грунт в верхнюю их часть, формируя насыпь высотой до 30 см с заложением откосов 1:5. За 100 м прохода орудие перемещает до 30 м3 грунта. При средней скорости движения 9±1 км/ч его тяговое сопротивление достигает 5,7 кН.
Выравниватель полунавесной ВП-4,0 с длиной базы 10 м устраняет неровности на поверхности почвы величиной до 10.12 см, протяженностью до 13.15 м. При проходе 100 м перемещает грунт объемом до 20 м3. При средней скорости движения 7±1 км/ч тяговое сопротивление орудия равно 2,1 кН.
Комбинированный бороздоделательно-посевной агрегат КБПА-3,6 шириной захвата в рабочем положении 3,6 м за один проход проводит выемку грунта глубиной до 13 см и шириной по верху до 25 см, формируя 5 поливных борозд на растоянии 60 см, одновременно осуществляет посев рядовым способом на глубину до 8 см. При проходе 100 м машина перемещает 15 м3 грунта, при средней скорости движения 8±1 км/ч тяговое сопротивление агрегата составляет 13,3 кН.
Простота технического исполнения и особенности конструкций рабочих органов машин позволяют повысить производительность труда, в сравнении с базовой технологией, в 2-3 раза и снизить затраты на горючее в 1,4-2,5 раза. Машины прошли Государственные испытания в ФГУ «Сибирская государственная зональная машиноиспытательная станция» (г.Омск) и рекомендованы к постановке на производство.
Выводы. В разработанных в институте технологиях преодолены такие основные недостатки, присущие традиционным способам поверхностного полива, как низкая производительность и использование тяжелого ручного труда. В них заложены предпосылки применения каскадного дистанционного управления водо-подачей, а также контроля за расходом воды. Освоение предлагаемых технологий поверхностного полива по широким длинным полосам и по затопляемым проточным бороздам при прочих равных условиях позволяет снизить затраты капитальных вложений на мелиоративное строительство, в сравнении с дождеванием, в 1,5-2,1 раза и сократить сроки строительства поливных участков почти в 2 раза.
Литература.
1. Савостьянов В.К. Использование земель аридной зоны Сибири для ведения земледелия //Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 12. - С.11-14.
2. Савостьянов В.К. Использование земель сельскохозяйственного назначения в засушливых условиях юга Средней Сибири для ведения земледелия: рекомендации // Россельхозакадемия, Сиб. рег. отд., ГНУ НИИ аграрных, проблем Хакасии. - Абакан: Изд-во Хакас. гос. ун-та им. Н.Ф. Катанова, 2009. - 12 с.
3. Методика проектирования технологии поверхностного полива сельскохозяйственных культур по широким и длинным полосам с устройством безуклонныхложбин / Отв. за вып. О.А.Иванов // РАСХН, Сиб. отд., НИИ аграрных, проблем Хакасии. - Абакан, 2003. - 54 с.
4. Технические средства для эксплуатации оросительных систем поверхностного полива на юге Средней Сибири / О.А.Иванов, В.Ф.Тютюкин, Б.И.Агибалов, В.К.Савостьянов, Т.Е.Иванова//Российская академия сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт аграрных, проблем Хакасии. - Абакан: ООО «Кооп. «Журналист», 2010. - 28 с.
5. Патент RU 2274982 C1. Плужный ложбиноделатель/ Тютюкин В.Ф., Агибалов Б.И., Иванов О.А., Сырников В.И.; заявл. 23.08.2004; опубл. 27.04.2006; Бюл. № 12.
6. Патент RU 2338347 C1. Устройство для восстановления водоудерживающих валиков при эксплуатации оросительных систем / Иванов О.А., Агибалов Б.И., Буянов Н.Д.; заявл. 22.03.2007; опубл. 20.11.2008; Бюл. № 32.
7. Патент RU 2238618 C2. Выравниватель полунавесной/Лукин В.В., Тютюкин В.Ф.; заявл. 08.10.2001; опубл. 27.10.2004; Бюл. № 30.
8. Патент RU 2303341 C2. Комбинированный бороздоделательно-посевной агрегат/Агибалов Б.И., Иванов О.А.; заявл. 03.10.2005; опубл. 27.07.2007; Бюл. № 21.
ways of the superficial irrigation of agricultural crops and complex
of machines for its realization
o.A. Ivanov, B.I. Agibalov, T.E. Ivanova
Summary. Results of researches of one of the most progressive technologies of a superficial way of an irrigation of agricultural crops on wide long strips with the device of straight hollows and fine sowed flowing flooded beards are resulted. Means for their realization which allow to increase productivity and quality of carried out works at formation of an irrigation site in comparison with serially let serially released meliorative machines are offered.
Key words: superficial having watered, the straight hollows flooded flowing beards is stated, formation of an irrigated site, creation of the hollows, the making platen, the unit of furrows making sowing.
УДК 681.7.069.32
методика расчета основных геометрических параметров однощелевой светоловушки
А.Г. ВОЗМИЛОВ, доктор технических наук, профессор
А.Ю. ДЮРЯГИН, аспирант
Челябинская ГАА
О.Д. СУРИНСКИй, аспирант
Тюменская ГСХА
E-mail: [email protected]
Резюме. Проведен теоретический анализ конструкции однощелевой светоловушки. Определены ее основные геометрические параметры, влияющие на видимость светодиодов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, разработана методика их расчета. Предложена конструкция из трех однощелевых светоловушек, расположенных на одной оси одна над другой, позволяющая обеспечить охват зоны видимости светового потока в 3600 в горизонтальной плоскости. Ключевые слова: однощелевая светоловушка, светодиоды, геометрические параметры, световой поток, мониторинг.
На сегодняшний день известны несколько конструкций светоловушек для мониторинга численности и фаз развития насекомых - трехдиффузор-ная, трехщелевая и однощелевая (патент №85799, №97245) [1, 2]. Установлено [3], что наиболее эффективна в улавливании насекомых однощелевая светоловушка (рис. 1).
Цель наших исследований - определить от чего зависит видимость светодиодов однощелевой свет-ловушки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что, в свою очередь, определяет эффективность улавливания насекомых.
Условия, материалы и методы. Анализ конструкции однощелевой светоловушки показал, что к основным ее геометрическим параметрам относятся высота б1, и радиус г, а также угол а между вертикальными стенками ее улавливающего жерла.
рис. 1. Общий вид светового пучка, испускаемого однощелевой светоловушкой, выполняемый с помощью компьютерного моделирования.
