способ увлажнения почвы в горно-предгорной зоне при поливе участков по бороздам животноводческими стоками и система для его реализации

Формула изобретения

1. Система увлажнения почвы в горно-предгорной зоне, включающая участки с уплотненными тупиковыми поливными бороздами для полива животноводческими стоками и грядки, отличающаяся тем, что система снабжена источником орошения, самонапорным трубопроводом, насосом и автоматизированной системой управления, при этом источник орошения связан с входом самонапорного трубопровода, проложенного по максимальному уклону местности, причем вход самонапорного трубопровода соединен через насос с подводящим трубопроводом животноводческих стоков, а к самонапорному трубопроводу через клапаны с мембранным приводом подключены поливные трубопроводы с моногидрантами для подачи воды в группу уплотненных тупиковых поливных борозд, часть которых проложена под углом к горизонталям местности, а часть - параллельно горизонталям, при этом автоматизированная система управления снабжена емкостным интегральным датчиком влажности почвы, выполненным в виде пористой трубы, внутри которой установлены два электрода в виде пластин, образующих конденсатор, и датчиком уровня воды в конце поливных борозд, при этом вдоль середины грядок проложена неполивная борозда, выложенная полосой перфорированной полиэтиленовой пленки, сверху которой насыпан гребень из гравия, а поливные борозды экранированы от нижней части активного слоя почвы полосой полиэтиленовой пленки.

2. Способ увлажнения почвы в горно-предгорной зоне, характеризующийся тем, что полив осуществляют с использованием системы по п.1 по дискретной технологии полива с переменным расходом поливных струй и рассредоточением выдачи поливной нормы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе сельскохозяйственных культур в горно-предгорной зоне и на равнинах при близком залегании уровня грунтовых вод.

Известен способ полива (А.с. 928597. Способ полива / А.А.Терпигорев, М.П.Пензин, A.M.Буцыкин и др. - Опубл. 1982. - Бюл. № 47). Полив по бороздам осуществляется животноводческими стоками. Подбирая при поливе соответствующее содержание в стоках сухого вещества, можно добиться образования кольматирующей пленки, уменьшения скорости впитывания воды в поливных бороздах и высокой равномерности распределения нормы по длине поливных борозд.

Недостатком способа полива является не использование технологии дискретного полива по бороздам с рассредоточением выдачи поливной нормы, позволяющей обеспечить более равномерное распределение поливной нормы по длине борозд и постепенное впитывание воды в почву без разрушения ее структуры, уменьшение сбросов воды в конце поливных борозд.

Известен способ мелиорации поливных участков при близком залегании грунтовых вод (патент № 761 (KG), МПК^7 A01G 25/00. Способ мелиорации поливных участков при близком залегании грунтовых вод / А.И.Ким, И.И Ким. - Опубл. 31.03.2005. - Бюл. № 3. - 4 с), включающий рассредоточенный дискретный полив по уплотненным поливным тупиковым бороздам с переменным расходом поливных струй.

Недостатком способа мелиорации является неравномерное распределение поливной нормы по длине поливных борозд, возможные потери поливной воды на глубинную фильтрацию, эрозия почвы при поливах, отсутствие внесения в почву органических удобрений, активизирующих протекание в почве биологических процессов, повышающих ее плодородие.

Техническим результатом заявленного изобретения является минимизация или полное предотвращение непроизводительных потерь поливной воды на глубинную фильтрацию и сброс, испарение, предотвращение эрозии и разрушения структуры почвы при поливе, улучшение равномерности выдачи поливной нормы вдоль длины поливных борозд, теплового и водно-воздушного режима в приповерхностном слое почвы, увеличение длины поливных борозд, затрат воды на орошение, активизация биологических процессов в почве, повышающих ее плодородие.

Заявленный результат достигается тем, что увлажнительная система содержит источник орошения, связанный с входом самонапорного трубопровода, проложенного по максимальному уклону местности, вход которого соединен также через насос с подводящим трубопроводом стоков. К самонапорному трубопроводу через клапаны с мембранным приводом подключены поливные трубопроводы с микрогидрантами для подачи воды в группу уплотненных, тупиковых поливных борозд, проложенных по краям широких грядок. Первая часть поливных борозд проложена под углом к горизонталям местности, а их вторая часть - параллельно горизонталям. Вдоль середины грядок проложена неполивная борозда, выложенная полосой перфорированной полиэтиленовой пленки, сверху которой насыпан гребень из гравия. Поливные борозды экранированы от нижней части активного слоя почвы полосой из полиэтиленовой пленки.

Автоматизированная система управления ведет управление поливом по командам емкостного интегрального датчика влажности почвы, выполненного в виде пористой трубы, внутри которой установлены два электрода в виде пластин, образующих конденсатор, и датчику уровня воды в конце поливных борозд.

Полив участка животноводческими стоками по бороздам проводится по дискретной технологии полива с переменным расходом поливных струй и рассредоточением выдачи поливной нормы. Дополнительное увлажнение поверхности слоя почвы грядок между поливами осуществляется атмосферной влагой, конденсирующейся на гребнях из гравия, расположенных вдоль середины грядок над неполивными бороздами, в которые уложена полоса перфорированной пленки.

На фиг.1 приведена схема увлажнительной системы при поливе участка по бороздам животноводческими стоками; на фиг.2 - разрез почвы на поливном участке.

Увлажнительная система содержит источник орошения 1, водозаборное и очистное сооружение 2, выход которого соединен через затвор 3 с входом самонапорного трубопровода 4, проложенного по максимальному уклону местности. Вход самонапорного трубопровода 4 соединен также через затвор 5, затем насос 6 с подводящим трубопроводом 7 стоков. Самонапорный трубопровод 4 разделен на две части. Верхняя часть служит для создания рабочего давления в самонапорном трубопроводе 4.

Ниже к самонапорному трубопроводу 4 через клапаны 8 с мембранным приводом подключены поливные трубопроводы 9 с микрогидрантами 10 (или выводные борозды) для подачи воды в группу уплотненных, тупиковых поливных борозд 11 поливного участка, проложенных по краям широких грядок 12, постоянно расположенных на одном месте. Расстояния между поливными бороздами составляют 1,2 1,8 м в зависимости от типа почвы и соответствуют расстоянию между колесами сельскохозяйственной техники, которые перемещаются только по поливным бороздам и не уплотняют почву грядок. Отверстия клапанов 8 калибруются для равномерной подачи расхода воды в поливные борозды вдоль всей длины самонапорного трубопровода 4.

Первая часть поливных борозд проложена под углом к горизонталям местности, а их вторая часть проложена параллельно горизонталям. Вдоль середины грядок 12 проложена неполивная борозда 13, выложенная полосой перфорированной полиэтиленовой пленки 14, сверху которой создан гребень из гравия 15. Поливные борозды 11 экранированы от нижней части активного слоя почвы полосой 16 из полиэтиленовой пленки.

Автоматизированная система управления содержит центральный пульт управления (ЦПУ) 17, соединенный с источником питания 18, радиоприемником 19, емкостным интегральным датчиком 20 влажности слоя почвы, выполненным в виде пористой трубы 21, внутри которой установлены два электрода в виде пластин 22, образующих конденсатор. В конце уплотненных тупиковых поливных борозд 11 установлен датчик уровня воды 23 в конце поливных борозд, соединенный с радиопередатчиком 24. Выходы ЦПУ 17 соединены двухпроводной линией связи 25 с пультами управления (ПУ) 26 поливом двух групп поливных борозд 11. Выходы ПУ 26 соединены с мембранными приводами клапанов 8. ЦПУ 17 содержит источник питания, контроллер, электронные ключи, измеритель емкости, блок управления насосом 6. ПУ 26 содержат накопительные конденсаторы, контроллер или программное устройство, выполненное на микросхемах средней интеграции, устройства согласования с линией связи, электронные ключи, два импульсных электрогидрореле, выходы которых соединены с мембранными приводами клапанов 8.

Способ увлажнения почвы в горно-предгорной зоне реализуется следующим образом.

Перед началом полива оператор производит регулировку открытия затворов 3 и 5 для задания определенной концентрации животноводческих стоков, задает ЦПУ 17 норму полива и пороговое значение измеряемой емкости емкостного интегрального емкостного датчика 20 влажности почвы, при которой назначается полив и включают ЦПУ 17 в работу. ЦПУ 17 начинает проводить периодический контроль показаний датчика 20. При уменьшении влажности почвы влажность воздуха в датчике 20 уменьшается и изменяется его емкость. При достижении нижнего порога заданной влажности почвы и соответствующих показаний датчика 20 ЦПУ 17 начинает управление поливом животноводческими стоками.

ЦПУ 17 включает насос 6 и подает команду, например, импульсным выключением подачи напряжения в линию связи 25. Первый ПУ 26 первых двух групп поливных борозд открывает первый клапан 8, и вода поступает в первую группу поливных борозд 11 с максимальным эрозийно допустимым расходом поливных струй. Уклон первой части поливных борозд обеспечивает быстрое продвижение поливных струй, а отсутствие уклона во второй части поливных борозд позволяет обеспечить постепенное повышение уровня воды во второй части поливных борозд, увеличение периметра смачивания борозд и увеличение скорости впитывания воды и, следовательно, выравнивание выдачи поливной нормы по длине поливных борозд. После повышения уровня воды во второй части поливных борозд до критического уровня датчик 23 уровня воды в бороздах дает команду радиопередатчику на подачу сигнала об окончании выдачи импульса полива. ЦПУ 17 запоминает длительность первого импульса полива и подает в линию связи 25 команду первому ПУ 26 на закрытие первого клапана 8 и подключение к поливу второй группы поливных борозд 11. ПУ 26 открывает второй клапан 8, и вода поступает во вторую группу поливных борозд 11. После выдачи импульса полива ЦПУ 17 подает команду на подключение к поливу второго ПУ 26 и поочередную выдачу импульса полива во вторые две группы поливных борозд 11. Аналогичным образом выдается импульс полива во все остальные группы поливных борозд поливного участка. После выдачи первого импульса полива максимальным эрозийно допустимым расходом во все группы поливных борозд ЦПУ 17 подает команду первому ПУ 26 на одновременное открытие двух затворов 8 и одновременную подачу импульса полива в две группы поливных борозд. Подаваемый расход воды из самонапорного трубопровода увеличивается, сопротивление его движению потоку воды возрастает, а расход воды, подаваемый в поливную борозду, уменьшается. Однако скорость продвижения поливных струй по смоченным бороздам выше, чем по сухим, поэтому равномерность выдачи поливной нормы по длине борозд не ухудшается, а эрозия почвы сводится к минимуму. Аналогично, как и при выдаче первого импульса полива, ЦПУ 17 запоминает время выдачи первого импульса полива с уменьшенным расходом поливных струй, и затем этот импульс полива циклически подается во все пары поливных борозд.

После выдачи заданного количества импульсов полива ЦПУ 17 подает команду на окончание выдачи импульса полива в последнюю пару поливных борозд и окончание полива и переходит на контроль влажности почвы. Между поливами в ночное время и утренние часы происходит конденсация атмосферной влаги на грядах гравия 15, которая затем через отверстия в перфорированной полиэтиленовой пленке 14 поступает в поверхностный слой почвы грядок 12. Пленка 14 улучшает тепловой режим почвы и уменьшает потери поливной воды на испарение с поверхности почвы.

Способ увлажнения почвы в горно-предгорной зоне позволяет свести к минимуму или предотвратить непроизводительные потери поливной воды на глубинную фильтрацию и сброс, испарение, предотвратить эрозию и разрушение структуры почвы при поливе, улучшить равномерность выдачи поливной нормы вдоль длины поливных борозд, тепловой и водно-воздушный режим в приповерхностном слое почвы. Способ позволяет увеличить длину поливных борозд, уменьшить стоимость оросительной системы и затраты воды на орошение, активизировать биологические процессы в почве, повышающие ее плодородие, внедрить в орошаемое земледелие технологии земледелия с минимальной и нулевой обработкой почвы.