Капельное орошение: расчет

Порядок проектирования системы капельного орошения:

1. Предварительный расчет водопотребления
2. Расчет количества оросительной трубки на участок, согласно схемы посадки
3. Деление участка на поливные блоки ( учитывая длину рядов, мощность насоса, дебет скважины)
4. Выбор разводящего трубопровода
5. Выбор капельной линии
6. Определение площади, количества и размеров поливочных блоков
7. Уточнение потребности в воде и составление схемы полива
8. Подбор фильтростанции
9. Подбор подводящего магистрального трубопровода

1. Предварительный расчет водопотребления

Для начала определяют максимальную ежедневную потребность в воде с целью проверки возможностей водоисточника, выбора фильтростанции и остальной фурнитуры. Например, на Юге Украины за максимальную ежедневную оросительную норму принимают 60-70 м³/га. Исходя из этого, и производят предварительный расчет пропускной возможности фильтростанции по формуле:

Q =	60 [м?/га] ? S
	T

где:

Q – пропускная способность фильтростанции, м³/ч;
S – планируемая площадь орошения, га;
T – планируемое время работы системы в сутки, 16-20 ч.

Если источник водоснабжения позволяет расчетный расход воды, следует переходить к следующему этапу расчета проекта.

{spoiler title=Пример предварительного расчета водопотребления}

Исходные данные:

Площади планируемых культур

• Томат – 30 га.
• Огурец – 10 га.
• Кабачек – 20 га.

Источник водоснабжения – гидрант дождевальной машины «Фрегат».
Анализ почвы

• N – 1.16
• P₂O₅ - 4.5
• K₂O - 14

Предварительный расчет водопотребления:

Q =	60 [м?/га] ? 60	=200 [м?/час]
	18

Поскольку источник водоснабжения, гидрант «фрегата», позволяет расчетный расход воды, следует переходить к следующему этапу расчета проекта.

{/spoiler}

В начало страницы

2. Расчет количества оросительной трубки на участок, согласно схемы посадки

Расчет количества оросительной трубки ведется с учетом перечня возделываемых культур.
Для каждой культуры, с учетом возделываемой площади и схемы посадки, рассчитывается потребность в оросительной трубке:

LT =	Sk ? 10 000	[м]
	L

где:

Lт – потребность в оросительной трубке, м;
Sк – площадь возделываемой культуры, га;
L – расстояние между оросительными трубками (зависит от схемы посадки), м.

{spoiler title=Пример расчета количества оросительной трубки}

Необходимое количество трубки для томата:

LT =	30 ? 10 000	= 166 680 [м]
	1.8

Аналогично рассчитываем для огурца и кабачка и полученные данные заносим в таблицу:

№	Культура	Расстояние между трубками	Потребность на гектар, м.	Потребность на культуру, м.
1	Томат	1.8	5 556	166 680
2	Огурец	2.1	4 762	47 620
3	Кабачок	2.1	4 762	95 240
	Итого			309 540

{/spoiler}

В начало страницы

3. Выбор разводящего трубопровода

При разбивке участка на поливочные блоки необходимо учитывать максимальную пропускную способность разводящего трубопровода. В особых случаях возможно повышение пропускной способности трубопровода от указанной на 10-15%. Следовательно, водопотребление одного поливного блока не должно превышать возможности разводящего трубопровода.

Контрольные показатели пропускной способности разводящих трубопроводов Вы можете найти тут: База знаний: Разводящие трубопроводы

{spoiler title=Пример выбора разводящего трубопровода}

Согласно контрольным показателям пропускной способности выбираем разводящий трубопровод LayFlat 4"

{/spoiler}

В начало страницы

4. Выбор капельной линии

Капельная линия выбирается в зависимости от двух основных характеристик:

• расстояние между капельницами, см; (зависит от выращиваемой культуры)
• расход воды одной капельницей, л/час. (зависит от нормы потребления воды выращиваемой культурой)

Эти две величины влияют на расход воды капельной линии.

Виды и методику выбора капельных линий Вы сможете найти тут: Капельное орошение: Капельные линии

{spoiler title=Пример выбора капельной линии}

Для томатов выбираем капельную линию со следующими характеристиками:

• Расстояние между эмиттерами – 0.3 м;
• Расход воды на один эмиттер – 1.2 л/ч.
  

{/spoiler}

В начало страницы

5. Определение площади, количества и размеров поливочных блоков

5.1. Определение площади поливочных блоков

Исходя из диаметров разводящих трубопроводов и схемы посадки, выбирается площадь поливочных блоков:

S =	Qt ? L? X	[га]
	10 ? q

где:

Qt – пропускная способность разводного трубопровода, м?/ч;
L – расстояние между оросительными трубками (схема посадки), м;
X – расстояние между эмиттерами оросительной трубки, м;
q – норма вылива одного эмиттера, л/ч.

{spoiler title=Пример определения площади поливочных блоков}

S =	80 ? 1.8 ? 0.3	= 3.6 [га]
	10 ? 1.2

Принимаем стандартные размеры блоков площадью 2,5 га.

{/spoiler}

5.2. Определение количества поливочных блоков

Далее определяется предварительное количество поливочных блоков.

Для этого общую площадь возделываемой культуры делят на расчетную площадь блока и округляют в сторону увеличения. При невозможности размещения или экономической нецелесообразности расчетного количества поливочных блоков идут на увеличение их количества.

{spoiler title=Пример определения количества поливочных блоков}

N =	60	= 24 блока
	2.5

{/spoiler}

5.3. Определение расхода воды на гектар

Для определения расхода воды на гектар пользуются следующей зависимостью:

W=	10 ? q	[м?/ч]
	L ? X

где:

q – норма вылива одного эмиттера, л/ч;
L – расстояние между оросительными трубками (схема посадки), м;
X – расстояние между эмиттерами оросительной трубки, м.

{spoiler title=Пример определения расхода воды на гектар}

Определение расхода воды на гектар для томата:

W =	10 ? 1.2	= 22 [л]
	1.8 ? 0.3

Аналогично рассчитываем для огурца и кабачка и полученные данные заносим в таблицу:

№	Культура	Расход воды на 1 га, м?	Расход воды на всю площадь, м?
1	Томат	22	660
2	Огурцы	19	190
3	Кабачки	19	380
	Итого		1 230

{/spoiler}

5.4. Определение геометрических размеров поливочных блоков

Следующий этап – определение геометрических размеров поливочных блоков.
Разводной трубопровод может походить через поливной блок по средине (или со смещением), или по границе поливного блока. Более выгодно, в большинстве случаев, разводной трубопровод располагать по средине орошаемого блока с двусторонней разводкой оросительных трубок, из-за высокой стоимости трубопровода. В отдельных случаях экономически более целесообразно одностороннее расположение оросительных трубок относительно разводного трубопровода при неудобной конфигурации поля и высоких затратах на магистральные трубопроводы.
Второй фактор, влияющий на геометрические размеры поливных блоков – это техническая характеристика оросительной трубки. Можно задавать 5-15 % неравномерностью полива. Для самой массовой, на Украине, оросительной трубки (диаметром 16 мм, норме вылива на эмиттер 1,4 л/ч и расстоянием между эмиттерами 0.3 м) при неравномерности 10 % максимальная длина поливных гонов составляет около 150 м. Таким образом, необходимо изучить технические характеристики предлагаемой оросительной трубки.
Разбивая поле на поливочные блоки экономически целесообразно использовать поливочные гоны длиной 0.7 - 1.0 от максимальной.

Определив длину поливочных блоков, рассчитывают длины разводных трубопроводов. Для этого делят площадь поливочных блоков на размах поливочных блоков. Следует не допускать выращивания в одном блоке разных культур, особенно с разными нормами полива и нормами удобрений. Если возникает такая необходимость, используют соединительные фитинги с кранами. Также нельзя использовать различные схемы посадки с разных сторон одного разводного трубопровода.

В начало страницы

6. Уточнение потребности в воде и составление схемы полива

6.1. Уточнение расхода воды

После определения количества и размеров поливочных блоков уточняют расход воды на каждый поливочный блок:

W_i = W ? S_б [м?/ч]

где:
W_i – расход воды конкретного поливочного блока;
W – расход воды на гектар используемой схемы посадки;
S_б – площадь конкретного поливочного блока, м?.

6.2. Составление схемы полива

Следующий этап составление схемы полива.

Для этого максимальная поливная норма (60 - 70 м?/га) делится на гектарный расход воды (м?/га ? ч), используемой схемы посадки и определяется максимальное время полива конкретного блока. Для рассматриваемого примера (томаты) гектарный расход воды (за один час работы системы) составляет 26 м? , а максимальное время полива (при максимальной дневной норме 70 м?/га) около 3 часов.

При составлении схемы полива удобнее все поливочные блоки и максимальное время их полива (Пример: Таблица) заносить в таблицу.

Таблица - Составление схемы полива

№ поливочного блока	Культура	Площадь, га	Расход воды, м?/час	Максимальное время полива, час	Схема полива	Максимальное время полива по схеме, час
1	Лук	1.25	65	1.5	1	1.5
2	Лук	1.25	65	1.5	1
3	Лук	1.25	65	1.5	2	1.5
4	Лук	1.25	65	1.5	2
5	Лук	1.25	65	1.5	3	1.5
6	Лук	1.25	65	1.5	3
7	Лук	1.25	65	1.5	4	1.5
8	Лук	1.25	65	1.5	4
9	Картофель	2.5	83	2.5	5	2.5
10	Картофель	2.5	83	2.5	6	2.5
11	Томат	2	52	3	7	3
12	Томат	2	52	3	7
13	Капуста	1	33	2.5	7
	ИТОГО:	20.00				14

Проанализировав таблицу 6 мы видим, что максимальное время полива составляет 14 часов, а максимальный расход воды, согласно схемы полива, 137 м?/ч. Эти значения являются контрольными при дальнейших расчетах.

В начало страницы

7. Подбор фильтростанции

Фильтростанцию подбирают в зависимости от:

• расход воды по блокам;
• желаемое время полива участка;
• производительность насосной станции;
• источника воды для полива.

Виды и методику выбора различных фильтров Вы сможете найти тут: Капельное орошение: Фильтрационное оборудование

В начало страницы

8. Подбор подводящего магистрального трубопровода

Гидравлический расчет водопроводной сети заключается в определении диаметров трубопроводов по известному расходу воды и потерь напора на всех ее участках, а также определения минимального давления на входе системы.
Диаметр трубопроводов D определяется по формуле:

Порядок расчета:

• Определение диаметров трубопроводов по расходу воды и скорости потока для каждого участка;
• Определение потери напора по участкам;
• Определение максимальная потеря напора;
• Определение минимального входного давления;
• Сравнение возможности источника водоснабжения с потребностями системы.

Более подробно с гидравлическим расчетом подводящего магистрального трубопровода Вы можете ознакомиться тут: База знаний: Подводящие магистральные трубопроводы

В начало страницы