Полив великих ділянок: від 30 соток до кількох десятків гектарів

При поливі великих ділянок за допомогою систем крапельного зрошення з використанням краплинної стрічки або трубки, необхідні гідравлічні розрахунки втрат тиску в магістралях системи поливу, пропускну здатність цих систем і необхідну кількість води, що подається для поливу рослин. Розглянемо за пунктами алгоритм розрахунку систем крапельного зрошення, щоб ви змогли прорахувати систему поливу великої ділянки.

1. Сумарний об'єм води для поливу всієї ділянки.

2. Вибір та розведення магістральних (що подають) труб.

3. Підбір та монтаж фільтраційних вузлів.

4. Внесення добрив.

А також приклади підключення та розведення систем крапельного поливу.

1. Сумарний об'єм води для поливу всієї ділянки

Розраховується за формулою: V(заг) = (K * L * (1 / a * v1)) / 1000

Де: V (заг) – загальний обсяг води, необхідний поливу ділянки (м.куб./ч);

K - кількість рядів прокладається крапельної стрічки або трубки (ми беремо не кількість рядів висаджених рослин, а кількість рядів крапельної стрічки або трубки, що прокладається, оскільки іноді одна лінія краплинної стрічки або трубки поливає 2 ряди висаджуваних рослин, наприклад, часнику, кукурудзи і т.д. д.);

L – довжина ряду крапельної стрічки або трубки (м), що прокладається;

a – відстань між крапельницями (емітерами) крапельної стрічки або трубки (м);

v1 – водовилив однієї крапельниці (емітера) за годину (л/ч).

Розподіл на 1000 – це переведення л/год у м.куб./год.

Значення a та v1 вибираються з таблиці:

Примітка:

• діапазон робочого тиску для крапельної стрічки від 0,3 до 1,4 атм залежно від товщини стінки крапельної стрічки;

• діапазон робочого тиску для крапельної трубки від 1 до 2,5 атм залежно від товщини стінки крапельної трубки.

Також можна обчислити необхідний об'єм води і за такою формулою: V(заг) = (B*C/D*(1/a*v1))/1000

Де: V (заг) – загальний обсяг води, необхідний поливу ділянки (м.куб./ч);

B - Довжина поля (м);

C – ширина поля (м);

D – відстань між рядами прокладається краплинної стрічки або трубки (м) (ми беремо не відстань між рядами висаджених рослин, а відстань між рядами крапельної стрічки або трубки, що прокладається, оскільки іноді одна лінія краплинної стрічки або трубки поливає 2 ряди висаджуваних рослин (наприклад часнику) , кукурудзи і т. д.);

a – відстань між крапельницями (емітерами) крапельної стрічки або трубки (м);

v1 – водовилив однієї крапельниці (емітера) за годину (л/ч).

Значення a та v1 вибираються з таблиці вище.

Наведемо приклад розрахунку необхідної кількості води для ділянок, що поливаються і розрахуємо за вищенаведеними формулами

Яблуня (карликова). 
Ділянка 100 х 100 м. Схема посадки:

• відстань між рядами: 3 м;

• відстань між рослинами: 1 м.

З таблиці "Значення a і v1" вибираємо крапельну трубку для поливу: краплинна трубка з відстанню крапельниць 0,5 м і водовиливом однієї крапельниці 2,0 л/год.

Часник.
Ділянка 100 х 100 м. Схема посадки:

• лінія крапельної стрічки поливає два ряди;

• на відстані 1,16 м лежать дві лінії краплинного поливу, тоді приймаємо відстань між рядами: 1,16/2 = 0,58 м часник посаджений у ряду дуже близько один до одного, тому з таблиці "Значення a і v1" вибираємо крапельну стрічку з кроком крапельниць 0,1 м та водовиливом однієї крапельниці 1,0 л/год.

Розраховуємо за формулою 1: V (заг) = (K * l * (1 / a * v1)) / 1000

K = 100/3 = 33 ряду
L = 100 м
a = 0,5 м
v1 = 2 л/год

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

K = 100/0,58 = 173 ряду
L = 100 м
a = 0,1 м
v1 = 1 л/год

V(заг) = (173 * 100 * (1 / 0,1 * 1)) / 1000 = 173 м.куб. / год

Перевіримо наші обчислення за формулою 2: V(заг)= (B*C/D*(1/a*v1))/1000

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

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

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

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

Значення формули 1 та формули 2 практично однакові, відмінності в десятих частках числа.

Поширені запитання:

• Скільки коштуватиме краплинний полив на 1 га?

• Скільки потрібно води для краплинного поливу 1 га?

Як Ви бачите, на ці питання не можна дати однозначну відповідь – для розрахунку краплинного поливу на 1 га значення різняться, тому необхідна вихідна інформація.

З цих двох прикладів ми бачимо, що для 1 га поливу саду нам необхідно 13 м.куб.води/ч (кількість води, яку ми можемо підняти зі свердловини в ємність і поливати ділянку) та 173 м.куб. (це занадто великий об'єм води для поливу всієї ділянки одночасно) необхідно закладати в кошторис насос або мотопомпу великої продуктивності, прокладати магістральні (роздавальні) труби великого діаметру, жодна свердловина не дасть за одну годину таку кількість води (необхідно шукати відкриту водойму), ніж потужніший насос, чим більшого діаметру магістральна труба, чим більше фільтр – тим значно дорожче, і термін окупності крапельного поливу розтягується на багато років.

При краплинному поливанні та внесенні добрив урожайність збільшується від 30 до 200%. Нам необхідно, щоб краплинний полив окупив себе за один сезон і приніс прибуток. Тому ми можемо регулювати обсяг води, що подається, час поливу (для окупності системи краплинного поливу і принесення прибутку (для поливу 1 га часнику змінюємо крапельну стрічку з кроком 0,1 м на крок 0,3 м, (при цьому час поливу потрібно збільшити) і необхідна кількість води на 1 га зменшиться втричі за одну годину зі 173 м.куб./год. /год води (кількість води, яку ми можемо підняти зі свердловини в ємність і поливати ділянку) і збільшуємо час поливу – це значно (у рази) здешевлює систему крапельного поливу, окупності її за сезон та принесення прибутку за рахунок збільшення врожайності від 30 до 200 %.

Скільки ми можемо подати на ділянку води, що поливається, за 1 год? Для подачі води ми найчастіше використовуємо три джерела водопостачання, про «плюси» та «мінуси» яких
ми зараз детально розповімо.

Централізоване водопостачання – це міські комунікації з подачею води

«Плюси»:

• можна проводити полив невеликих ділянок (до 10 соток) без залучення додаткових ємностей і насосів;

• подача води завжди відбувається під тиском;

• немає необхідності ставити дорогі піщано-гравійні фільтри, достатньо звичайних сіткових або дискових фільтрів зі ступенем очищення 120 мкм;

• при встановленні ємності та додаткового насоса можна проводити полив великих ділянок від 10 соток до 2 га;

• температура води завжди вище 16°С, що не вимагає додаткового прогріву (рекомендована температура поливу від 16 до 27°С, залежно від культури, що поливається).

 «Мінус»:

• малий обсяг води, що подається для поливу великих площ;

• висока вартість води для використання у поливі.

Забір води із свердловини – подача води із підземних джерел

«Плюси»:

• немає залежності від централізованого водопостачання;

• вартість води значно нижча, ніж при централізованому водопостачанні (тільки вартість електроенергії, що витрачається насосом);

• залежно від глибини свердловини та територіального місця розташування може давати великий об'єм води – до 25 м куб/год;

• використання води у тих місцях, де не доступне централізоване водопостачання;

• відсутність великих фракцій для сміття, бруду, водоростей (властивих у відкритих водоймах).

«Мінус»: 

• температура води, що подається в середньому від 8 до 12°С (воду з такою низькою температурою не рекомендують використовувати при поливі рослин; рекомендована температура поливу - від 16 до 27°С, залежно від культури, що поливається);

• потрібні початкові підвищені витрати: буріння свердловини, встановлення та підключення насосної станції, підведення електрики;

• часто вода містить велику кількість розчиненого заліза або солей, які при поливі з часом можуть забивати поливні системи (для яких буде необхідний додатковий догляд) або вимагати установки дорогих очисних систем.

Забір води з відкритого водоймища - зі ставка, річки, штучного басейну або водоймища

«Плюси»:

• великий обсяг води (є можливість поливу великих площ);

• температура води в період, що поливається, вище 16 °С;

• вартість води дорівнює вартості витратних матеріалів для її подання.

«Мінус»:

• вода містить велику кількість домішок, водоростей та для систем крапельного поливу вимагає дорогих піщано-гравійних фільтрів;

• полив можна проводити тільки поблизу відкритих джерел води.

2. Вибір та розведення магістральних (що подають) труб

Для поливу ділянок від 0,5 га і вище як магістральні (що подають) труб використовують гнучкі рукави LayFlat (LFT) або ПЕ труби.

LayFlat (LFT) – гнучкий прогумований рукав діаметром 2“ (50 мм), 2,5“ (63 мм), 3“ (75 мм), 4“ (100 мм), 6“ (150 мм), 8“ (200) мм) із діапазоном робочого тиску від 2 до 6 атм залежно від виробника.

Термін служби LayFlat (LFT), залежно від виробника, становить від 3 до 8 років. LayFlat (LFT) прокладається наземно та передбачає проїзд колісної техніки при обробці рослин. За відсутності тиску в системі колісна техніка вільно переїжджає через LayFlat, не ушкоджуючи його. Використовують LayFlat переважно при поливі однорічних культур, овочів. Швидкий та простий монтаж та демонтаж.

ПЕ труби використовуються для прокладання водопроводу. Робочий тиск: від 3 до 12 атм. Застосовуються в системах крапельного поливу як магістральні труби, до яких безпосередньо підключається крапельна стрічка або трубка. У більшості випадків використовують для поливу багаторічних рослин та садів. При монтажі рекомендується закопувати в землю на глибину 70 см (глибина промерзання ґрунту в Україні) із встановленням зливних колодязів.

Підбір діаметра магістральних труб та схеми їхнього розташування індивідуальний для кожної ділянки.

Декілька варіантів розведення труб.

3. Підбір та монтаж фільтраційних вузлів

Для того щоб підібрати елемент, що фільтрує, для наших поливних систем, необхідно враховувати кілька факторів:
Вихідні дані:

• джерело водопостачання;

• обсяг води, що подається і витрачається;

• діаметр магістральних труб.

Піщано-гравійні фільтри використовують у комплекті з дисковими фільтрами при заборі води з відкритих водойм та пропускною здатністю в залежності від вихідних даних. Піщано-гравійний фільтр добре фільтрує воду від біологічних складових (водоростей і т. д.). За рахунок своєї високої пропускної здатності застосовується для фільтрації води з відкритих джерел при поливі великих площ.

Гідроциклон, або сепаратори піску, використовуються в тих випадках, коли обсяг зважених частинок у воді перевищує очищувальну здатність основного фільтра або в результаті підвищеного вмісту піску в свердловині або колодязі.

Принцип дії гідроциклону заснований на дії відцентрових сил, під впливом яких завислі частинки відокремлюються від потоку води і під своєю вагою спускаються в нижню частину сепаратора. Коли накопичується пісок, необхідно проводити очищення нижнього бака за допомогою дренажного крана під час роботи гідроциклону (необхідний тиск води для промивання: 2 – 3 атм). Використовується в комплекті із дисковими або сітчастими фільтрами.

Дискові фільтри для краплинного поливу зі ступенем очищення 120 мкм (такий ступінь очищення води, при якому не забивається крапельна стрічка або трубка) – універсальні фільтри різного діаметра від ¾ до 4 дюймів та пропускною здатністю від 1 до 120 м.куб. Застосовуються як для поливу присадибних ділянок, так і площ у кілька десятків гектарів, використовуються в комплекті з піщано-гравійними фільтрами та гідроциклонами (ідуть другим чистовим фільтром), також можуть набиратися касетами. Фільтруючий елемент - набір дисків, який потрібно час від часу промивати.
Простий в обслуговуванні та недорогий універсальний фільтр.

Сітчасті фільтри аналог аналогових фільтрів. Конструкція корпусу, система фільтрації та ступінь очищення води – однакові, застосовується там, де й дискові фільтри. Єдина відмінність – у фільтруючому елементі: замість набору дисків знаходиться сітковий картридж, що здешевлює його вартість у порівнянні з дисковим фільтром, але й термін служби менший, ніж у дискового фільтра. Найчастіше можна міняти сам картридж, а не весь фільтр цілком.

4. Внесення добрив

Є кілька варіантів внесення добрив і ми розглянемо варіант внесення добрив за допомогою інжектора Вентурі через систему крапельного поливу. В принципі, дії інжектора Вентурі, що ґрунтується на дії трубки Вентурі, лежить ефект Вентурі – явище зменшення тиску в потоці рідини або газу, коли цей потік проходить через звужену ділянку труби, що, у свою чергу, є прямим наслідком дії закону Бернуллі.

Принцип роботи інжектора – при зменшенні перерізу труби збільшується швидкість протоки рідини, а тиск падає. У місці звуження трубки Вентурі виникає зона зниженого тиску, за рахунок чого відбувається підсмоктування живильного розчину добрив у систему поливу.

Підключається сам інжектор через байпас (обвідну систему), врізаний в основну магістральну трубу для поливу. За допомогою крана на трубці всмоктування добрив регулюємо подачу маткового розчину в систему.