Обладнання для крапельного зрошення
Впровадження краплинного зрошення обіцяє багато переваг. Якщо порівнювати з поливними системами дощувального типу, це економія поливної води від 50 до 500%, електроенергії 50-70%, добрив та ЗЗР 20-50%, а також поліпшення якості продукції та підвищення врожайності овочевих культур від 30 до 300%. Система крапельного зрошення складається з вузлів, кожен з яких може бути представлений різною практичною реалізацією. Зрозуміло, що ефективність системи поливу безпосередньо залежить не тільки (і, можливо, не стільки) від його вартості, скільки від застосування потрібної конфігурації устаткування в конкретних умовах експлуатації. У цій статті Ви знайдете класифікацію всього спектру обладнання для систем крапельного зрошення. Він допоможе Вам зорієнтуватися при купівлі, впровадження та модернізації систем крапельного зрошення.
В Україні впровадження систем крапельного зрошення (СКО) почалося з 1997 року на вирощуванні овочів. З часом такий тип поливу стали активно застосовувати в садівництві і виноградарстві (в особливості при закладці нових насаджень), що призвело до кількісного та якісного стрибка виробництва овочів, фруктів і ягід. Особливо добре СКО показали себе у виробництві томатів, перцю, цибулі, огірків і полуниці. Типова СКО складається з таких основних конструктивних елементів: голови системи, магістральних і розподільних трубопроводів, крапельних ліній, технологічного устаткування (регуляторів тиску, дросельних заслінок, кранів, повітряних клапанів тощо), сполучної арматури, контрольно-вимірювальних приладів, систем автоматичного управління.
Системи краплинного зрошення відрізняються один від одного складовими елементами та їх комплектацією, що залежить від площі обслуговування, джерела водозабору, рельєфу місцевості і культури, яка зрошується.
Насосна станція
В якості джерела водопостачання для систем крапельного зрошення можуть використовуватися відкриті водойми, канали, свердловини. Залежно від типу джерела застосовуються різні насосні станції. Це можуть бути стаціонарні електричні насосні станції постійного і тимчасового розміщення, пересувні дизельні і електричні насосні станції. При заборі води з свердловини використовуються підводні відцентрові насоси. Стаціонарна електрична насосна станція (НС) зазвичай обслуговує спільно і дощувальні системи, краплинні системи поливу. Переваги пересувних дизельних НС в тому, що вони забезпечують автономну роботу далеко від основних джерел водопостачання.
Фільтраційна станція (ФС) — найважливіший із складових елементів СКО. Від неї залежить надійність роботи системи і рівномірність розподілу води по масиву зрошення. Основна функція ФС — очищення води перед подачею в крапельні лінії: завдяки якісній очистці води надійно працюють крапельниці. В залежності від наявності у воді певних домішок і величини зрошуваної площі, ФС може включати в себе гравійні, сітчасті, дискові і гидроциклонные фільтри.
Вибір фільтру і їх кількість у складі ФС залежить від джерела водопостачання (відкриті водойми або свердловини), ступеня забруднення води і виду забруднювача, а також від пропускної спроможності фільтрів і продуктивності насосної станції.
Гравійні фільтри використовуються при заборі води з відкритих водойм, служать для видалення органічних і неорганічних речовин і являють собою закриті ємності. В якості фільтруючого елемента використовується колотий щебінь двох фракцій: велика (1,2–2,4 мм) засипається знизу і дрібна (0,5–0,8 мм) зверху.
Сітчасті і дискові фільтри застосовують в якості контрольних — для тонкого очищення. Їх також можна встановлювати при використанні свердловинних вод — гравійні фільтри в такому разі не використовуються.
В сітчастих фільтрах в якості фільтруючого елемента використовується сітка з дрібним осередком. При цьому ступінь очищення води залежить від розмірів осередку сітки, а пропускна здатність — від площі сітки.
Дискові фільтри призначені для більш глибокого фільтрування.
Фільтруючий елемент являє собою набір щільно стислих дисків з радіальними канавками. В останні роки на ринку України з'явився новий тип автоматичної сітчастої фильтростанции Filtomat виробництва Ізраїлю. Її пропускна здатність — до 400 м3/годину, ступінь фільтрації — до 480 Mesh і площа фільтрації — до 6800 см2. Така фильтростанция здатна замінити кілька гравійних фільтрів і має механізм самоочищення (промивка виконується за допомогою турбіни), привід якого здійснюється за рахунок тиску води. Filtomat зручний для зрошення овочів у відкритому грунті. Але ця станція програє в очищенні води.
Вузол підготовки і внесення добрив і хімікатів
Для підготовки і подачі розчину найбільш широко застосовуються пристрої трьох типів: інжектори «Вентурі», удобрювальні ємності і спеціальний пристрій «Дозатрон», поширені в основному за кордоном. Інжектор типу «Вентурі» являє собою трубку з конусними звуженнями з обох сторін, виготовлену з полімерних матеріалів, стійких до агресивних середовищ. Найпопулярнішим інструментом для приготування маточного розчину є пластмасовий бак кубічної форми. Він забезпечує найдешевший, але і найменш автоматизований спосіб приготування розчину (тобто повністю ручний).
Альтернативою виступає інший інструмент — герметично закритий бак з кранами на вході і на виході, який служить для більш простого внесення добрив та інших хімікатів. Робота герметичного бака автоматизована (хімікалії і вода подаються автоматично), а до його недоліків можна віднести нерівномірність концентрації і подачі маточного розчину. Ще одним варіантом внесення хімікалій є використання пристрою «Дозатрон», яке працює за запатентованою технологією і проводиться однойменної французької компанією. «Дозатрон» являє собою гідравлічний дозатор, головними частинами якого є гідродвигун і дозуючий поршень. Привід гідродвигуна здійснюється під тиском води, в результаті чого дозатор всмоктує точно певну кількість розчину із ємності. При цьому в камері змішування утворюється однорідна суміш, яка разом з водою подається в крапельну систему. Доза уприскуваного розчину пропорційна обсягу води, що проходить через дозатор, незалежно від витрати і тиску в системі. Недоліком використання «Дозатрона» є підвищені вимоги до його обслуговування і висока ціна. На жаль, нам не відомо про практичне застосування "Дозатрона" на краплинному зрошенні в Україні.
Магістральний трубопровід виготовляється з матеріалів, що не піддаються корозії, — поліетилену, поліпропілену, полівінілхлориду (ПВХ). Найчастіше використовуються труби, виготовлені з поліетилену двох видів: високого тиску (ПВД) і низького тиску (ПНД). ПВД — матеріал, менш міцний, але більш еластичний у порівнянні з ПНД.
Робочий тиск для поліетиленових труб знаходиться в межах від 0,25 до 1,0 МПа. Їх перевага - невисока вартість, корозійна стійкість, низький питома вага, висока технологічність укладання і довговічність.
Магістральні трубопроводи найчастіше монтують із праця ПНД діаметром до 160 мм. На невеликих ділянках іноді використовуються еластичні труби ПВД діаметром до 32 мм Розподільний трубопровід призначений для доставки води з магістрального трубопроводу до крапельних ліній. У системах крапельного зрошення промислових ділянок (площею понад 1 га) в якості розподільних трубопроводів використовується гнучкий армований ПВХ-шланг (так званий шланг Layflat). Нерідко він використовується і як магістральний трубопровід, який прокладається по поверхні грунту. Шланг Layflat має багато переваг: не деформується від впливу температури, не руйнується від ультрафіолетових сонячних променів, має тривалий термін експлуатації, через нього може переїжджати колісна техніка (при відсутності в ньому тиску). Шланг зручний у монтажі і демонтажі, в експлуатації і зберіганні, має невелику вагу і легко згортається в бухти.
У місцях з'єднання магістрального трубопроводу з розподільними встановлюються, як вже згадувалося вище, регулятори тиску, які призначені для підтримки певного тиску в крапельних лініях на постійному рівні.
При заповненні системи магістральних і розподільних трубопроводів водою в них виникає надлишковий тиск, який може призвести до гідравлічного удару. При відключенні подачі води відбувається зворотний процес і в системі виникає вакуум, який змушує систему засмоктувати повітря через емітери крапельних ліній, що може викликати засмічення крапельниць і деформацію трубопроводів. Для запобігання цих процесів на найвищих кінцевих точках системи встановлюються клапани вивільнення повітря.
Крапельні лінії є заключною ланкою в системі крапельного зрошення. Основною робочою частиною крапельної лінії є крапельниця — пристрій, через який вода надходить безпосередньо до рослині.
Існує два основних види крапельного поливу: дискретний і лінійний. При дискретному поливі окремі крапельниці з допомогою спеціальних перехідників встановлюються на м'яку трубку. Отвір у трубці проколюється з допомогою діркопробивача. Дискретний полив застосовується в основному при краплинному зрошенні в теплицях. При лінійному поливі крапельниця вбудована в крапельну лінію; цей спосіб поливу застосовується на відкритому грунті.
Існує безліч різновидів крапельних ліній: застосовуються трубки і стрічки, з жорсткими і м'якими крапельницями (емітером). Жорсткі крапельниці бувають плоского або круглого типу. Форма жорстких крапельниць може бути різною у різних виробників, в іншому (принцип дії, ефективність) вони схожі. Жорсткі емітери використовуються в трубках, інтегровані (м'які) — на стрічках. Розрізняють нормальні і компенсовані крапельниці. На відміну від нормальних, компенсованих эмиттерах при зміні тиску усередині трубки витрата води не змінюється. Трубки крапельного зрошення частіше використовуються для поливу багаторічних насаджень — садів і виноградників, де вони розташовуються на певній висоті над землею.
Стрічки краплинного зрошення застосовуються в основному при поливі овочевих культур. При цьому стрічку або ховають до грунт на певну глибину, або мають прямо на поверхні грунту.
По жорсткості крапельні трубки і стрічки діляться на м'які і жорсткі (залежить від товщини стінки).
Одиницею товщини за міжнародною класифікацією є mill (один mill = 0,025 мм, або 25 мкм). Товщина стінки крапельних ліній безпосередньо впливає на термін їх експлуатації. Крапельні трубки використовуються протягом декількох сезонів (не менше 10) і, як правило, мають товщину стінки в межах 1,0–1,2 мм. Виготовляються вони з внутрішнім діаметром від 14 до 25 мм (в залежності від виробника) і витратою води через крапельниці від 0,6–8,0 л/год. Відстань між крапельницями — від 30 до 100 див.
Краплинні стрічки діляться на тонкостінні (товщина стінки — 0,1–0,8 мм) і товстостінні (товщина стінки — 0,9–1,2 мм). Тонкостінні (з товщиною стінки 0,1–0,25 мм) використовуються протягом одного сезону і, як правило, розміщують їх на поверхні. Стрічки з товщиною стінки 0,31–0,81 мм можуть використовуватися при підземної експлуатації, а також застосовуватися багаторазово. Стрічки виготовляють з внутрішнім діаметром від 12 до 22 мм (найбільш поширений внутрішній діаметр — 16 мм) і витратою води через крапельницю від 0,25 до 2,9 л/год. Продуктивність товстостінних стрічок — від 2,0 до 8,0 л/год.
Робочий тиск в стрічках (залежно від виробника) знаходиться в різних межах. Так, тиск у стрічці компанії Netafilm, Ізраїль, марки Streamline (залежно від типу) становить 0,40–0,80 або 0,6–1,4 бар, а у марки Python — 0,7–1,1 бар. Стрічки найбільш поширеною в Україні марки — T-Tape, США, мають робочий тиск в межах 0,3-1,1 бар. Довжина крапельних ліній при проектуванні систем крапельного зрошення вибирається виходячи з 5-15% нерівномірності поливу і залежить від діаметра трубки, відстані між крапельницями, номінального тиску і витрати води, рельєфу місцевості (величини схилу).
Так, наприклад, для одного з найбільш масових крапельних стрічок в Україні (діаметр 16 мм, норма викиду — 1,4 л/год, відстань між емітером — 0,3 м) при нерівномірності поливу 10% максимальна довжина поливного гону становить 150 м. Взагалі максимальна довжина крапельних стрічок може досягати 600 м, а максимальна довжина крапельних трубок — 1500 м. Ринок пропонує багато трубок і стрічок крапельного зрошення різних марок від провідних зарубіжних виробників: T-Tape (США), Streamline, Python, UniRam, DripNet (Netafim, Ізраїль), Queen Gil (Ізраїль), Aqua-TraXX, I-Tape, Ro-Drip (Італія), GR, Eolos, Driplite (Eurodrip, Греція). У кожної з них є свої переваги і недоліки.
Системи краплинного зрошення використовуються при вирощуванні різних культур у відкритому і закритому грунті. Найбільш ефективно крапельне зрошення зарекомендувало себе при вирощуванні овочів, плодових культур і винограду.
В автоматизованих системах крапельного зрошення використовуються багатоканальні системи дозування з електронними контролерами, які дозволяють повністю автоматизувати процес внесення розчинних добрив та інших хімікатів разом з поливною водою. Багатоканальні системи випускаються для управління одночасно декількома незалежними лініями поливу. Контроллеры позволяют не только задавать параметры орошения и контролировать их (в том числе автоматически менять настройки в зависимости от изменения окружающей среды), но и добавлять в поливную воду удобрения, пестициды и другие компоненты. Большинство автоматизированных СКО имеют возможность вывода данных на компьютер, с которого оператор может контролировать сразу несколько объектов.
Останнім часом для зрошувальних систем у відкритому грунті все частіше використовуються системи дистанційної бездротової передачі даних. Таким чином, з'являється можливість контролювати на своєму домашньому комп'ютері процес зрошення полів, віддалених на десятки кілометрів.
