Основные элементы системы капельного полива

Остановимся на первом важнейшем факторе - обеспечение растений водой. Он предполагает не слепой полив, а полив: когда надо, как надо и сколько надо растению на определенном этапе его роста. И это очень важно, ведь орошение также может быть причиной некоторых отрицательных явлений, например, разрушения структуры грунта, что ведет к заплыванию, образованию корки, уменьшению водопроницаемости. Излишек оросительных вод размывает грунт, вымывает вглубь питательные элементы, уплотняет пахотный слой. При правильном выборе способа полива, строгом регулировании поливных норм и соответствующей агротехнике можно не только избежать этих проблем, но и увеличить урожаи в несколько раз. На сегодняшний день наиболее приемлемым способом полива, который хорошо себя зарекомендовал, является капельное орошение. К его основным преимуществам относят:

• повышение урожайности;
• система может работать 24 часа в сутки;
• повышение качества урожая;
• обеспечение однородного распределения воды по всей длине ряда;
• уменьшение потребления воды и энергии до 50%;
• уменьшение потребления удобрений и химикатов;
• снижение засоренности и уменьшение уплотненности грунта;
• сохранение сухими междурядий.

Каждая трубка имеет специальные водовыпуски, что обеспечивает равномерное распределение воды, без образования струй, которые могут разрушать грядки и повреждать листья. Суть ее применения в том, что подача воды идет через водовыпуски прямо в прикорневую зону растения, что имеет большие преимущества в сравнении с другими способами орошения. Благодаря этому пахотный слой грунта может постоянно поддерживаться во влажном состоянии на уровне капиллярной влагоемкости, при этом междурядья остаются сухими, что оказывает содействие уменьшению количества сорняков. Отсутствуют потери воды на испарение со свободной поверхности, не происходит образование грунтовой корки и разрушение структуры грунта. При капельном поливе температура грунта всегда выше, чем при другом поливе, что позволяет защитить растения от заморозков и дает возможность собирать ранние урожаи. 
Улучшаются также условия агротехники всех полевых работ: создается возможность полива и механизированной обработки одновременно, уменьшаются затраты рабочей силы, значительная экономия в потреблении энергии и воды до 60%, появляется возможность экономного внесения удобрений вместе с поливной водой, повышается урожайность и улучшается качество урожая.

Базовая комплектация системы капельного орошения:

1. источник водоснабжения (насосной станции);
2. фильтростанция;
3. узел подготовки и внесения удобрений;
4. магистральный трубопровод;
5. регулятор давления;
6. разводной трубопровод;
7. клапан высвобождения воздуха;
8. соединительная и запорная арматура;
9. капельная линия;
10.   контрольно-измерительные приборы.

1. Насосные станции бывают разных типов, но наиболее распространены мотопомпы (дизельные или бензиновые) и электрические насосы. К числу основных требований к насосу можно отнести: производительность (м³/ч), исходное давление (Атм.) и экономичность в потреблении как топлива (л/ч), так и электроэнергии (кВт/ч). 

Производительность избираемого насоса должна отвечать потребности Вашего участка в воде. При использовании капельного орошения приблизительное количество воды, которая расходуется на 1 га, находится в пределах от 40 до 70 м³/га в сутки в зависимости от выращиваемой культуры, типа грунта и климатических условий. Рекомендуется выбирать насос с запасом производительности (около 10%). 
Следует обращать особое внимание на техническую характеристику насоса относительно исходного давления, оно может быть указано без учета подъема воды (при подъеме воды на 10 м теряется 1 Атм.), а на входе в фильтростанцию давление должно быть 2-3 Атм. 

2. Фильтростанция является ключевым элементом системы полива, от которого зависит ее эффективность и долговечность. Ее основная функция — очищать воду от разного рода примесей. Выбор фильтра зависит от качества воды, степени ее загрязнения и объема, необходимого для работы системы капельного полива. Для капельного орошения используются такие виды фильтрационного оборудования:

• фильтры грубой очистки (песчано-гравийные фильтростанции и гидроциклоны);
• фильтры тонкой очистки (сетчатые и дисковые фильтры)

Причем любой из фильтров может иметь как ручной, так и автоматический режим промывки.
  

При использовании подземной или водопроводной воды рекомендуется использовать сетчатый или дисковый фильтры, а при необходимости и сепаратор песка — гидроциклон. Также эти типы фильтров устанавливаются в качестве контрольных после песчано-гравийной фильтростанции. Качество очистки воды не зависит от типа фильтра (сетчатый или дисковый). Она зависит от параметра mesh (меш). Для большинства капельных линий этот параметр не должен быть ниже, чем 120 mesh (125 микрон). Дисковые фильтры по сравнению с сетчатыми более надежные и имеют более продолжительный срок эксплуатации фильтрующего элемента (картриджа). 
Примечание: перед установкой фильтра следует обратить внимание на стрелку на корпусе. У сетчатых и дисковых фильтров вход и выход расположены с разных сторон, поэтому установка дискового картриджа в корпус от сетчатого фильтра или наоборот нежелательна ввиду расхождения в их конструкции. 
Сетчатый и дисковый фильтры не предусматривают очистки воды из открытого водоема от органических частиц и соединений, в каком бы количестве или соединении они не применялись (к тому же они будут практически сразу же требовать промывки и из-за этого нормальной работу такой системы не назовешь). 
Если в оросительной воде количество взвешенных твердых частиц превышает очистительную возможность фильтра (большое включение песка), рекомендуется использовать сепаратор песка — гидроциклон. 
В основу этого устройства положено действие центробежной силы, под влиянием которой механические частицы отделяются от воды и под собственным весом опускаются в нижнюю часть гидроциклона и накапливаются там. По мере накопления (но не менее 2 раз в сутки) необходимо очищать нижний бак, открывая дренажный кран. Во время работы гидроциклона для промывания необходимо давление воды 2-3 Атм. 
При использовании воды из открытого водоема (река, канал, водохранилище и т.д.) необходимо использовать песчано-гравийные фильтры. Эти фильтры предназначены для удаления органических и неорганических частиц и представляют собой закрытые емкости, в которых в качестве фильтрующего элемента используется колотый гранитный песок фракции 0,8 — 2,4 мм. 
Давление воды, рекомендуемое на входе в фильтростанцию, составляет не менее 3 атм. (при более низком давлении снижается эффективность промывания гравийного наполнителя обратным потоком воды). 
Периодичность промывания фильтров зависит от степени загрязнения воды и интенсивности водопотока. Считается, что фильтр следует промывать при разности давлений на входе и выходе 0,5 Атм.
Песчано-гравийные фильтростанции бывают двух типов однокамерные и двухкамерные. Двухкамерные фильтростанции имеют ряд неопровержимых преимуществ:

• Осуществление процесса промывания без прекращения полива.
• Промывание «грязной» секции происходит очищенной водой после „чистой“ секции..

Не «перегружайте» фильтростанцию потоком воды, который превышает ее номинальную производительность. Это приводит к повышению потерь давления на фильтростанции системы полива, снижению качества очищения воды и повышению риска блокирования системы полива загрязнениями. 
Фильтростанция должна обслуживаться постоянным и обученным персоналом, поскольку работа с ней случайных лиц может привести к потере работоспособности системы капельного полива. 
Примечание: не рекомендуется использовать фильтры кустарного производства, так как плохое качество фильтрации может привести к быстрому выходу из строя капельных линий, что может привести к поломки дорогостоящих компонентов системы полива.

3. Узел внесения удобрений и химикатов является неотъемлемой частью любой системы капельного орошения. Наиболее широкое применение приобрели следующие устройства:

• инжектор типа «Вентури»;
• удобрительная емкость;
• насос дозатор (MixRate, Dosatron, Dosmatic).

 

Инжектор типа «Вентури» представляет собой трубку с конусными сужениями с обеих сторон, которая работает на принципе перепада давления. Он изготовлен из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам. Инжектор устанавливается в систему на удобрительную головку, что позволяет разделять процессы полива и фертигации. Поток, проходящий через инжектор, создает вакуум, который втягивает химический раствор в канал, где он смешивается с поливной водой и вводится в систему полива. При установке инжектора необходимо обращать внимание на направление стрелки. Инжектор типа „Вентури“ дает относительно неплохую однородность смешивания маточного раствора с основным водопотоком и поддерживает заданную концентрацию на протяжении всего времени внесения раствора.
Удобрительная емкость представляет собой герметически закрытый бак, который имеет краны на входе и выходе. Она служит для упрощенного внесения минеральных удобрений и других химикатов через систему капельного орошения. Маленький перепад давления, создаваемый с помощью крана удобрительной головки, создает параллельный поток через емкость, где вода смешивается с веществом и переносит его в систему. 
Удобрительная емкость самое надежное и наименее капризное в эксплуатации устройство. Единственным его недостатком является неравномерность концентрации маточного раствора. Раствор, который попадает в систему, сначала имеет высокую концентрацию, потом она постепенно уменьшается.
Насосы-дозаторы — это пропорциональный гидравлический дозатор, который используется для внесения удобрений и средств защиты растений через системы капельного полива и гарантирует высокую точность их дозирования. 
Устройство монтируется непосредственно в систему орошения или через удобрительную головку. Насос-дозатор приводится в движение давлением воды в системе (без электричества), в результате чего он всасывает четко определенное количество раствора из емкости, в камере смешивания с водой образуется однородная смесь, которая подается дальше. 
Насос-дозатор достаточно отрегулировать один раз. Повторной установки и внешнего контроля он не требует. 
Примечание: узел подготовки и внесения удобрений и химикатов должен быть размещен соответственно действующим санитарно-гигиеническим нормам и стандартам.

4. Магистральный трубопровод служит для транспортирования поливной воды от насосной станции к разводному трубопроводу системы капельного полива. Трубопровод может быть выполнен из любого материала, который не поддается коррозии (как правило это либо трубы ПНД, либо Layflat). Он должен иметь достаточный диаметр и запас прочности, чтобы пропустить необходимый объем воды и выдержать имеющееся давление. Диаметр магистрального трубопровода рассчитывается, исходя из объема воды, расстояния, на которое ее нужно транспортировать, и коэффициента трения материала, из которого изготовлена труба. 

 

5. Регулятор давления — это устройство, которое служит для снижения и поддержки на заданном уровне давления воды в системе, с целью предотвращения избыточного давления (что может привести к повреждениям элементов системы капельного полива) и гидравлического удара. Регуляторы давления могут быть регулируемыми (для контроля за их работой необходимо устанавливать манометр) и нерегулируемыми (с заранее заданными характеристиками). С помощью разных типов гидравлических клапанов (поддержка давления «до себя», редуктор давления „после себя“, клапан быстрого сброса) можно:

• поддерживать заранее установленное давление;
• предохранять систему от гидродинамического удара;
• автоматизировать процессы, которые происходят в системе (например, по заранее заданной программе, включать и выключать помпы, которые подают в систему орошения жидкие удобрения, включать и выключать основные насосы системы орошения, автоматически переключать поливные участки).

Примечание: регулятор давления должен быть установлен непосредственно перед разводным трубопроводом по стрелке на корпусе. Не следует перегружать гидравлические клапаны (слишком большое давление на входе и малое давление на выходе редуктора давления), так как это приведет к разрушительному воздействию явления кавитации и быстрому выходу из строя мембраны. Номинальная пропускная способность 2» клапана 30 м³ /ч, 3» клапана 60 м³ /ч, 4» клапана 90 м³ /ч. Приступать к настройке регулятора давления можно только после полного заполнения системы водой. Учитывая то, что система не мгновенно реагирует на регулирование, винт настройки нужно крутить медленно и с паузами. После установки давления в необходимом диапазоне, винт настройки следует зафиксировать. Проверьте давление с помощью манометра при каждом включении (особенно при больших перепадах давления в магистральном трубопроводе). Периодически, но не реже 1 раза в месяц, необходимо проводить профилактическое промывание регулятора.
Как упрощенный вариант регулятора давления может быть использован узел ручного контроля давления. Он представляет собой кран (желательно задвижка) с вмонтированным после него манометром. Устанавливается на разводном трубопроводе и служит для управления давлением в капельной системе полива с помощью крана, согласно показанию манометра. В отличие от регулятора давления, в котором заданный уровень давления поддерживается автоматически, узел ручного контроля требует постоянного контроля и корректирования давления, что вызывает необходимость создания дополнительного рабочего места. Это приспособление не дает возможности моментального реагирования на непредвиденные резкие скачки давления в системе, что ставит под угрозу целостность элементов системы.

6. Разводной трубопровод — этот элемент системы капельного полива служит для доставки поливной воды от магистрального трубопровода к капельной линии. Трубопровод может быть выполнен из любого материала, который не поддается коррозии. Он должен иметь достаточный диаметр, чтобы пропустить и равномерно распределить необходимый объем воды. 
Диаметр разводного трубопровода рассчитывается, исходя из объема расходуемой воды, длины рукава и количества присоединенных капельных трубок. 
Для небольших участков рекомендуется использовать трубу ПНД, изготовленную из первичного сырья. Существует широкий спектр фурнитуры для присоединения капельных линий к ПЭ трубе (фитинги, мини-краны, штуцеры — зазубренные соединения). 
Для промышленных участков (площадью более 1 га) в качестве разводного трубопровода рекомендуется использовать гибкий армированный ПВХ шланг Layflat (Лэйфлэт). Он не деформируется под влиянием температуры, не разрушается от УФ-лучей, имеет продолжительный срок эксплуатации (свыше 5 лет), выдерживает давление в 4 атм. и позволяет прохождение колесной техники (при отсутствии давления). Для соединения с капельными линиями предусмотрен широкий ассортимент соединительной и запорной фурнитуры. Layflat представлен в диаметрах 2,5» (63 мм), 3» (75 мм), 4 « (104 мм) и поставляется в бухтах по 100 м. Размер бухт приблизительно равняется размеру автомобильного колеса (60 — 80 см в диаметре). Все эти качества, а также удобство в монтаже, эксплуатации, демонтаже и хранении делают Layflat действительно наиболее пригодным вариантом выполнения разводного трубопровода, который не идет в сравнение ни с какими другими видами трубопроводов.

7. Клапан высвобождения воздуха (вантуз) предназначен для выпуска и впуска воздуха в систему. При запуске (включении насоса) вода начинает заполнять систему, в результате чего возникает избыточное давление, которое может вызвать гидравлический удар. При отключении подачи воды происходит обратный процесс, и в системе возникает разрядка давления (вакуум), что заставляет систему всасывать воздух через эмиттеры капельных линий, что представляет опасность засорения капельниц, деформации трубопроводов, возникновения разгерметизации системы. Эти проблемы имеют место для всех больших систем, но особенно актуальны для полей с уклонами. Во избежание данных ситуаций в систему устанавливается клапан высвобождения давления. Он монтируется в высочайших и/или конечных точках магистрального и разводного трубопровода.

8. Соединительная и запорная арматура — необходимые элементы систем капельного полива. При монтаже системы капельного орошения возникает необходимость использования разного рода соединительной арматуры (углы, тройники, переходы, муфты, сгоны, краны, заглушки, фитинги и т.д.). 
Недопустимо использование арматуры, изготовленной из черных металлов, ввиду их склонности к коррозии. Поэтому рекомендуется использовать арматуру из полиэтилена, ПВХ или других материалов, которые не поддаются коррозии. При выборе этих элементов системы следует обращать особое внимание на технические характеристики изделий (максимальное рабочее давление, качество изготовления, простоту монтажа). Среди представленных на рынке продуктов высочайшим качеством и широким ассортиментом выделяется ПП и ПВХ арматура производства греческой компании Palaplast и итальянской компании Irritec. Продукция этой фирмы изготовлена из высококачественных материалов и рассчитана на рабочее давление 6-10 Атм., все резьбовые соединения конусные, что исключает подтекание. 
Производство данного рода изделий отечественными производителями пока не способно удовлетворить потребности рынка ни в качественном, ни в количественном отношении (отсутсвие и высокая стоимость качественного сырья). 
В качестве запорной арматуры рекомендуется использовать полнопроходные конструкции, например, шаровые краны вместо клиновых задвижек. Так как вторые не обеспечивают беспрепятственное движение потока, что приводит к потере давления. 
Примечание: в качестве уплотнительного материала для резьбовых соединений рекомендуется использовать ленту ФУМ.

9. Капельные ленты/трубки — являются основным элементом системы, их выбору необходимо уделить особое внимание, поскольку в основном от них зависит качество работы системы полива:

9.1 Капельные трубки для использования в системах полива многолетних насаждений (срок работы до 15лет):

• расстояние между водовыпусками 30 — 200 см;
• относительно высокая трудоемкость процесса укладки трубки;
• конструкция капельницы позволяет использовать трубку под грунтом;
• рабочее давление от 1 Атм.

9.2 Капельная трубка с тведротельной капельницей (Lin (Metzerplas Израиль), Р1 (Irritec/SiplastИталия)) может использоваться в овощеводстве и имеет следующие особенности:

• расстояние между водовыпусками 10 — 40 см, что достаточно для многих овощных культур, и обеспечивает необходимую однородность полива даже для мелкосеменных культур (лук, морковь, свекла и т.д.);
• минимальное рабочее давление таких капельниц находится в пределах от 0,8 до 1 Атм.;
• производительность капельниц 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 2,1; 2,6; 3,8 л/ч; 
• минимальная толщина стенки 150 микрон.

9.3 Капельная лента с интегрироваными капельницами применяется для полива овощных культур.

• расстояние между водовыпусками варьируют в пределах от 10 до 50 см. Стоимость капельной трубки не зависит от расстояния между капельницами, как у аналогов с тведротельным эмиттером.
  
• капельная трубка данного типа начинает нормально функционировать уже при давлении 0,3 Атм.
  
• стоимость капельной ленты зависит только от толщины стенки.