Ресурсосберегающие технологии и технические средства орошения
На правах рукописи
ХРАБРОВ Михаил Юрьевич
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА орошения
Специальность 06.01.02 «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Москва - 2008
Работа выполнена в отделе мелиорации земель Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии.
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Пантелеевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки и техники РФ Григоров Михаил Стефанович;
доктор технических наук, профессор Гостищев Дмитрий Петрович;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ольгаренко Геннадий Владимирович.
Ведущая организация:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»
Защита состоится < 16 > октября 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) по адресу: 127550, Москва, Б. Академическая, 44.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова.
Автореферат разослан < > 2008 года.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор технических наук Исаева С.Д.
Актуальность. Федеральной целевой программой «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы» предусматривается проведение реконструкции оросительных систем на площади 160 тыс. га. В Российской Федерации в 2004 году отнесены к разряду орошаемых 4.5 млн.га сельскохозяйственных земель, однако фактически поливалось не более 1,2 млн.га. На 70% этой территории применяют широкозахватные дождевальные машины. Подача оросительной воды при дождевании производится периодически при расходах, существенно превышающих впитывающую способность почвы, в то время как водопотребление по мере роста растений, повышения температуры воздуха и почвы возрастает плавно. В результате при дождевании происходит повышение влажности в верхних слоях почвы до уровня, при котором нарушается благоприятный водно-воздушный режим. Несоответствие интенсивности водоподачи впитывающей способности почвы приводит к образованию поверхностного стока и, как следствие, к эрозии почвы и загрязнению водоисточников. Для рационального использования воды, предотвращения указанных негативных явлений и сохранения плодородия требуется создание принципиально новых экологически безопасных, ресурсосберегающих способов орошения. При этом одним из важнейших условий является снижение расхода воды на единицу произведенной продукции.
Наиболее перспективными с этих позиций являются капельное и внутрипочвенное орошение, подкроновое, мелкодисперсное и синхронное импульсное дождевание. Эти способы орошения объединены общим понятием «малообъемное орошение». Водоподача в этом случае осуществляется периодически небольшими нормами, объем поданной воды соответствует впитывающей способности почвы и близок по величине суточной эвапотранспирации за межполивной период. Значительное снижение или полное отсутствие непроизводительных потерь воды на испарение, глубинный и поверхностный сброс характеризуют технологию полива как безотходную и экологически безопасную. Данные способы орошения нашли применение во многих странах, испытывающих острый дефицит оросительной воды. Они обеспечивают экономию водных, энергетических и материальных ресурсов при повышении урожайности сельскохозяйственных культур на 20 - 30 %.
Малообъемные способы орошения особенно эффективны при поливах различных сельскохозяйственных культур на землях, где другие способы орошения практически неприменимы (склоновые земли, недостаточное обеспечение водными ресурсами, близкое залегание грунтовых вод), площадь таких земель в Южном Федеральном округе превышает 1 млн. га.
В то же время применение способов малообъемного орошения предполагает использование для полива практически чистой воды без механических примесей; в ряде случаев возможно зарастание внутренней полости водовыпусков водорослями и засорение коллоидными частицами. Для систем малообъемного орошения характерна высокая стоимость. Каждый из данных способов орошения обладает специфическими особенностями, обуславливающими определенные требования к природно-хозяйственным условиям и набору сельскохозяйственных культур.
Анализ проблем применения малообъемных способов орошения показал, что необходимо совершенствование способов малообъемного орошения, технологии и технических средств применительно к рельефным, гидрологическим, микроклиматическим особенностям агроландшафта. Разработка методов расчета систем, принципиальных схем, способов модернизации существующих оросительных систем и технологий выращивания сельскохозяйственных культур при малообъемных способах орошения должна осуществляться на основе модульных конструкций оросительных систем.
Гипотеза. Рабочая гипотеза состояла в том, что новая технология создания систем малообъемного орошения и усовершенствованные технические средства полива обеспечат повышение эффективности использования водных и энергетических ресурсов при создании экологически ориентированных гидромелиоративных систем.
Цель исследований заключается в разработке ресурсосберегающей технологии и технических средств малообъемного орошения, обеспечивающих эффективность орошения и экологическую безопасность оросительных систем.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
-дать анализ современного состояния проблемы создания технических средств и технологий малообъемного орошения;
- изучить закономерности распространения влаги в почве на основе натурных наблюдений, лабораторных исследований и дать теоретическое обоснование режимов орошения в зависимости от применяемых технических средств полива;
- выявить влияние различных способов малообъемного орошения на величину суммарного испарения с орошаемого поля;
- разработать технологию создания модульных систем малообъемного орошения при возделывании различных сельскохозяйственных культур;
- разработать и экспериментально апробировать режимы орошения сельскохозяйственных культур с учетом особенностей различных технологий малообъемного орошения;
- усовершенствовать технические средства систем малообъемного орошения;
- разработать типовые схемы систем малообъемного орошения, обеспечивающие достижение расчетной продуктивности сельскохозяйственных культур при соблюдении требований экологической безопасности;
- разработать рекомендации по модернизации существующих оросительных систем на основе типовых схем оросительной сети малообъемного орошения;
- оценить экономическую эффективность малообъемного орошения (на примере одного из видов малообъемного орошения).
Методика исследований: При разработке технологии и технических средств малообъемного орошения использованы методы системного подхода, системотехники, теории проектирования новой техники. При проведении полевых исследований на опытно-производственных участках использовалась методика полевого опыта (Б.А.Доспехов,1979), методика оценки качества полива дождеванием в условиях сложного рельефа (ВНИИМиТП, 1978), методические указания по математической обработке результатов полевых опытов (ВАСХНИЛ-НИИКХ, 1961).
При проведении полевых исследований по оценке параметров поливной техники применены стандартные программы и методы государственных испытаний РД 10.11.1-87 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и установки дождевальные. Программа и методы испытаний» и РД 10. 11.2-87 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и установки поливные. Программа и методы испытаний». При работе над диссертацией использованы методологические основы научной школы ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова, ВНИИОЗ, МГУП и Волгоградской ГСХА.
Личный вклад автора состоит в теоретических исследованиях по выявлению закономерностей влагопереноса в почвах при малообъемных способах орошения, определению методов снижения расхода оросительной воды на единицу продукции. Разработаны и уточненены параметры технологий малообъемного орошения, методика расчета элементов техники орошения для различных систем. Предложены новые технические средства для систем малообъемного орошения и рекомендации по проектированию новых и модернизации существующих оросительных систем. Разработаны методические основы постановки исследований. При участии автора проведены опыты и проанализированы экспериментальные данные, полученные на системах мелкодисперсного дождевания в ОПХ Заволжской ОМС Волгоградской области, капельного и внутрипочвенного орошения на землях Гиссарского полигона и в совхозе «Коминтерн», синхронного импульсного дождевания в совхозе «Коминтерн», Колхозабадском откормочном комплексе Республики Таджикистан на площади более 350 гектар.
Достоверность результатов исследований. Разработанные принципы, методы и способы базируются на фундаментальных положениях мелиоративной науки. Полученные результаты подтверждаются данными многолетних исследований в Республике Таджикистан и в Волгоградской области РФ, а также математической обработкой полученных данных.
Научная новизна работы:
- впервые дано теоретическое обоснование расчета режима орошения с учетом его влияния на величину суммарного испарения с орошаемого поля в зависимости от способа малообъемного орошения, типа почв, вида сельскохозяйственных культур;
- предложена новая технология создания модульных систем малообъемного орошения, включая расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения в соответствии с их типовыми схемами.
- разработаны новые водосберегающие и почвозащитные конструкции оросительных систем и технические средства малообъемного орошения;
- разработаны современные рекомендации по модернизации существующих оросительных систем с широкозахватными дождевальными машинами с целью их использования для малообъемного орошения.
Практическая значимость результатов работы. Рекомендации по применению технических средств и технологии малообъемного орошения позволяют производить модернизацию старых и строительство новых оросительных систем в соответствии с требованиями экологической безопасности, обеспечивая высокую эффективность использования водных, трудовых и энергетических ресурсов. Результаты работы использованы при составлении нормативно-методической документации, утвержденной и введенной в действие решениями научно-технических советов Минводхоза СССР и В/О «Союзводпроект» (Пособие к СНиП 2.06.03-85 «Проектирование оросительных систем синхронного импульсного дождевания»; дополнение к Пособию к СНиП 2.06.03-85 «Капельное орошение», «Проектирование систем капельного и подкронового орошения на базе технических средств Симферопольского завода»; «Руководство по проектированию оросительных систем синхронного импульсного дождевания», В/О «Союзводпроект», №419; «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации систем капельного орошения» ВТР-11-28-81.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Теоретическое обоснование режимов малообъемного орошения.
2. Технология создания модульных систем малообъемного орошения.
3. Расчет элементов технологии полива при малообъемных способах орошения склоновых земель.
4. Новые конструкции и технические средства систем малообъемного орошения для создания новых и модернизации существующих гидромелиоративных систем.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на заседаниях Ученого Совета ВНИИГиМ в 1976...2007 гг., а также на научно-методических, научно-технических и научно-производственных конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе на научно-технической конференции СХИ 1979г., г. Волгоград; научно-технической конференции ВИСХОМ 1979 г., г. Москва; научно-технической конференции СХИ 1981г., г. Волгоград; Всесоюзной конференции, г. Душанбе, 1982г.; научно-технической конференции ВНИИОЗ, г. Волгоград, 1995г.; научно-технической конференции, г. Новочеркасск, 1996г.; Всероссийской научно-технической конференции ВНИИОЗ, г. Волгоград, 1997г.; Всероссийской научно-практической конференции ВНИИАЛМИ, г. Волгоград, 1998г.; научной конференции (к 75-летию ВНИИГиМ) 1999г.; 2nd international conference on land degradation / Khon Kaen, Thailand, 1999.; 17 th congress on irrigation and drainage. Transactions / Astes. Volume - 1D. Question 48. Granada. Spain. 1999.; 19th European Regional Conference of ICID./ Brno and Pragua, Czech Republic. Proceedings, 2001.; International commission on irrigation and drainage (ICID). Bled. Slovenia. 2002; международной конференции «Экологические проблемы мелиорации» (Костяковские чтения) 27-28 марта 2002 г.; 55 сессии МКИД и Межрегиональной конференции «Производство продовольствия и вода: социально-экономические проблемы ирригации и дренажа», Москва, 8-10 сентября 2004 г.
Разработки по теме диссертации демонстрировались во Всероссийском выставочном центре на выставках «Мелиорация земель России», «Аграрная наука - Москве и москвичам», «Наука России - агропромышленному комплексу» (1997), «Мелиорация земель и сельскохозяйственное водоснабжение России», «Агропромышленный комплекс России»(1998), «Наука - агропромышленному комплексу», «Инвестиции-99. Технология живых существ. П Международная выставка» (1999) и удостоены 8-ю медалями и дипломом 2-й степени ВВЦ, дипломом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку года (2000).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 61 печатной работе (16 по перечню ВАК), в 7 нормативно-методических документах и защищены 3 авторскими свидетельствами СССР и 23 патентами РФ, в т. ч. 6 патентов - на способы орошения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 271 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, общих выводов. В работе содержится 53 рисунка, 33 таблицы. Список использованной литературы включает 428 наименований, в том числе 56 на иностранных языках.
Автор настоящей работы сердечно благодарен за научные консультации академику РАСХН, доктору технических наук, профессору Шумакову Борису Борисовичу, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Кружилину Ивану Пантелеевичу, а также за ценные советы, постоянную помощь и поддержку сотрудникам ВНИИГиМ д.с-х.н. Шейнкину Григорию Юдковичу, д.т.н. Губеру Кириллу Вадимовичу, д.с-х.н. Бородычеву Виктору Владимировичу, к.с-х.н. Губину Владимиру Константиновичу, к.т.н. Канардову Владимиру Ивановичу.
Глава 1. Существующие способы и перспективы применения малообъемного орошения
В первой главе представлен анализ современного состояния технологии и технических средств капельного орошения, микродождевания, мелкодисперсного и синхронного импульсного дождевания и внутрипочвенного орошения. В результате анализа работ А.Н.Костякова, Б.Б.Шумакова, И.П.Кружилина, Б.М.Кизяева, С.Ф.Аверьянова, И.П.Айдарова, М.С.Григорова, В.И.Ольгаренко, Г.В.Ольгаренко, А.Д.Александрова, Г.Ю.Шейнкина, Л.М.Рекса, А.И.Голованова, О.Г.Грамматикати, Л.В.Кирейчевой, В.Е.Райнина, Д.П.Гостищева, К.В.Губера, В.А.Сурина, А.Ш.Джалилова, Н.Н.Дубенка, А.Д.Ахмедова, Д.П.Семаша, М.Г.Журбы, М.И.Ромащенко, В.Н.Корюненко, Н.К.Нурматова, Б.К.Рассолова, В.Ф.Носенко, В.И.Канардова, В.К.Губина, Г.В.Лебедева, Н.П.Митянина, Р.М.Муртазина, И.И.Саидова, В.М.Колядича, А.А.Федорца, I.Balogh, M.Decroix, S.Goldberg, P.Grossi, C.Gustafson и др. установлено, что существующие методы оценки выбора технических средств и схем малообъемного орошения недостаточно полно учитывают требования растений и почв к элементам оросительных систем. Разработанные отечественные технические средства не позволяют в полной мере использовать их для полива овощных, бахчевых и других культур на крупных орошаемых системах, а также на садово-огородных и приусадебных участках, что тормозит процесс внедрения их в производство.
Исследования показали, что экономия воды при малообъемном орошении в зависимости от применяемой технологии и технических средств, почвенно-климатических условий и особенностей возделываемых культур может достигать 40...60 % по сравнению с поверхностным поливом и дождеванием. Экономное расходование воды в таких системах обеспечивает высокую их эффективность за счет повышения КПД до 0,8-0,95 (при поверхностном орошении 0,5 - 0,6, при орошении дождеванием 0,7 - 0,8). Использование малообъемного орошения способствует уменьшению числа механизированных обработок почвы, сокращению или полному исключению планировочных работ, а также дренажа. На системах малообъемного орошения отмечается более раннее созревание сельскохозяйственных культур, возможно внесение питательных веществ и гербицидов с поливной водой, что снижает потребление удобрений на 30-50 % по сравнению с традиционными способами их внесения.
При капельном орошении оросительную воду по системе трубопроводов подводят непосредственно к растению или группе растений и подают через микроводовыпуск в виде капель или мелких струек в одну точку расходом, обеспечивающим полное впитывание воды без образования поверхностного стока или глубинного сброса воды. В настоящее время капельное орошение широко распространено в мире и применяется на площади более 1,5 млн. гектар. Более 70 % площади капельного орошения занимают сады и виноградники, а на остальной площади возделываются овощи, ягодники, хлопчатник и др. Наиболее развит этот способ в США, Австралии, Израиле, Италии и Франции. Микродождевание применяется чаще всего для полива плодовых культур дождевальными насадками с расходом воды 16...50 л/ч, действующими под давлением 0,1...0,4 МПа. В зависимости от конструкции микродождевателей диаметр площади полива может изменяться от 0,8 до 4,7м. Основное преимущество микродождевания по сравнению с капельным орошением - это снижение требований к очистке поливной воды. Рабочее давление при микродождевании в 3...4 раза меньше, чем на обычных дождевальных установках, вследствие чего экономия энергии достигает 20...30 %. Мелкодисперсное дождевание находит применение для регулирования фитоклимата на орошаемых полях. Оно позволяет в экстремальных погодных условиях поддерживать благоприятные для произрастания сельскохозяйственных культур фитоклиматические параметры, способствующие устранению депрессии фотосинтеза и тем самым, повышению урожайности. Мелкодисперсное дождевание в жаркое время дня может быть использовано как эффективный прием борьбы с суховеями. Системы синхронного импульсного дождевания наиболее эффективны при орошении кормовых культур сплошного сева на землях с крутыми склонами и изрезанным рельефом. Отличительной особенностью таких оросительных систем является работа импульсных дождевателей в цикличном режиме и обеспечение водоподачи, равной суточной эвапотранспирации. Внутрипочвенное орошение включает подачу воды по подпочвенным увлажнителям в корнеобитаемый слой, где происходит увлажнение за счет капиллярного передвижения влаги. Внутрипочвенное орошение способствует сохранению структуры почвы, поддерживает постоянное и равномерное увлажнение почвы в течение всего вегетационного периода. Благодаря преобладанию восходящего передвижения влаги, питательные вещества не вымываются из верхних слоев почвы. Внутрипочвенный полив почти не имеет потерь на испарение с поверхности.
Глава 2. Теоретические основы малообъемного орошения
Во второй главе показаны теоретические представления о закономерностях увлажнения почвы и расчет водного баланса при применении малообъемного орошения агроландшафтов. Для разработки режимов малообъемного орошения выполнены теоретические расчеты контуров увлажнения при капельном орошении и микродождевании.
В общем случае при определении коэффициента влагопроводности используется полуэмпирическая модель С.Ф.Аверьянова (1970). Данная модель применима для расчета динамики распределения влаги в почве в тех случаях, когда увлажняется вся поверхность орошаемого массива. При расчете режима малообъемного орошения большую роль играет оценка параметров (расход воды, продолжительность полива, механический состав почвы, коэффициент фильтрации) и показателей (видимый контур увлажнения, диаметр контура увлажнения, глубина промачивания) распределения влаги, проводимый по фактическим эпюрам влажности. В первую очередь это связано с необходимостью обеспечения при поливе равномерного распределения влаги по всей площади питания растений.
Основными факторами формирования контура увлажнения (w) в почвенном профиле от точечного источника являются: q - расход водоисточника, h - глубина насыщения влагой в почве; t - время распределения влаги в почве (время полива), b - ширина контура увлажнения;
w = f (q,h,t,b). (1)
При выводе дифференциального уравнения увлажнения почвенного слоя для оценки показателей контура увлажнения исходят из уравнения неразрывности П.Я. Полубариновой-Кочиной (1977).
(2)
где: Vx, Vy, Vz - составляющие скорости фильтрации.
Определение времени движения воды в почве предлагается проводить по уравнению (И.И.Кулабухова, 1977):
; (3)
где: А и В - степенные функции, зависящие от изменения размеров контура увлажнения, влажности почвы во время проведения полива и водно-физических свойств грунтов.
Поливная норма m для одиночного контура (А.Н.Костяков, 1960) определяется по зависимости:
m = 10 Fh(нв -пв), (4)
где: F- площадь увлажнения, м2; h- глубина расчетного слоя, м; - плотность почвы, т/м3; нв - требуемая влажность в % НВ, пв - исходная предполивная влажность почвы, соответствующая нижней границе оптимального увлажнения почвы, %.
М.И.Ромащенко (1995) на основе имитационного моделирования установил степенные зависимости для определения диаметра D зоны (контура) увлажнения (М.И. Ромащенко, 1995):
D = 
Qm (5)
и глубины:
h = 
Qk (6)
где d и h – диаметр и глубина зоны увлажнения, м; Q – объем водоподачи, л; 
, 
, m, k – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа почвогрунта.
Исследования формирования зоны увлажнения с точечным водовыпуском на поверхности почвы проведены на основе имитационного моделирования. В результате статистической обработки экспериментальных данных была получена расчетная зависимость для определения предельных размеров контура увлажнения D (см) при распространении влаги в различных почвах (Дополнение к пособию к СНИП 2.06.03-85, 1988). При имитационном моделировании приняты следующие исходные данные: оптимальные величины влажности почвы - 0,6...0,7 наименьшей влагоемкости (НВ) для песков и 0,7...0,8 НВ для суглинков и глин; расход водоисточника Q 1,7 см3/с (водоподача до 4,0...6,0 л/ч); экспериментально установленные размеры видимого контура увлажнения на поверхности почвы d: для песков 4-6 см, для супесей 5-23 см, для суглинков 15-23 см, для глин 35-52 см.
Полученная зависимость имеет вид:
(7)
где: Q -расход водовыпуска, см3/с; d - диаметр видимого контура увлажнения на поверхности почвы, см; k - коэффициент фильтрации, см/с; - безразмерный коэффициент, зависящий от капиллярных свойств грунта.
Учитывая сложность расчета периода увлажнения почвы по уравнению (3), предложена эмпирическая формула для расчета продолжительности t распространения влаги на заданную глубину h.
; (8)
где: n -безразмерный коэффициент, зависящий от водно-физических свойств (n = 0,05 - для песчаных грунтов; n = 0,2 - для глинистых и суглинистых почв); V - объем увлажненной почвы; Q - расход водовыпуска, м3/час.
В таблице 1 приведены основные параметры диаметра контура увлажнения D в почве, определенные в лабораторных и полевых исследованиях. Параметры видимого контура увлажнения d и коэффициент получены в результате обобщения экспериментальных данных.
Расчет поливных норм при капельном орошении проводится в зависимости от размера контура увлажнения почвы.
Таблица 1. Экспериментальные данные по определению диаметра контура увлажнения D при капельном орошении в зависимости от воднофизических свойств почвогрунтов.
| №№ п/п | Расход капельницы Q, см3/с | Почвогрунты | Коэффициенты фильтрации k, см/с | Видимый контур увлажнения d,см | Коэффициенты зависящие от капиллярности грунта | Диаметр контура увлажнения D, см |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | 1,7 | песок | 0,01 | 4,0-6,0 | 0,1 | 5,3 |
| 2 | 1,7 | супесь рыхлая | 0,005 | 5,0-8,0 | 0,7 | 9,4 |
| 3 | 1,7 | супесь плотная | 0,00051 | 15,0-23,0 | 0,75 | 35,4 |
| 4 | 1,7 | суглинок | 0,00006 | 32,0-48,0 | 0,77 | 142,0 |
| 5 | 1,7 | глина | 0,00005 | 35,0-52,0 | 0,9 | 152,0 |
В частном случае для средних и тяжелых почв, у которых влагопроводность по вертикали и горизонтали близки между собой, контур увлажнения представляет собой усеченный шар или шаровой пояс (рисунок 1,2). Для определения объема увлажненной почвы Vk предложена расчетная зависимость:
Vk =Vшар. пояса= Vшара- (V1 шар. сегм.+ V2 шар. сегм.) =
=4/3 R3-[ h21(R - 1 /3 h1)+ h22(R - 1 /3 h2) ], (9)
где: R - радиус шара; h1 - высота верхнего сегмента; h2 - высота нижнего сегмента.
Заменяя в зависимости (4) величины F и h на объем шарового поясаVшар. пояса получим формулу для определения поливной нормы при поливе одной капельницей:
m = 10 Vшар. пояса (нв -пв), (10)
На легких почвах расчетный объём увлажнения при капельном орошении не охватывает всю зону размещения корневой системы. В этом случае целесообразно применение микродождевания (рисунок 3,4), которое обеспечивает распределение влаги по площади, соответствующей распространению основной части корневой системы растений. В случае микродождевания на легких почвах контур увлажнения принимает форму цилиндра. Объем увлажненной части почвенного слоя вычисляется по зависимости.
Vцилиндра. = R2 h, (11)
где: h - высота цилиндра; R-радиус цилиндра.
Исходя из зависимости (11) поливная норма для легких почв при микродождевании равна:
m= 10 Vцилиндра (нв -пв), (12)
Величину поливных норм при частом проведении поливов малым объемом достаточно точно можно определять по величине водопотребления за межполивной период. Для расчета водопотребления использовали метод теплового баланса. При увлажнении всей поверхности увлажняемого участка применима следующая зависимость (М.И.Будыко, 1954; Г.Ю.Шейнкин,1970):
 (13) |
где: V- затраты тепла на испарение, кал/см2Чмин; R- радиационный баланс подстилающей поверхности, кал/см2Чмин; В - поток тепла в почву, кал/см2Чмин, которым в данном случае можно пренебречь, так как величина В составляет 5 % от радиационного баланса; 
- разность температуры воздуха на высотах 20 и 160 см, о С; 
- разность абсолютной влажности воздуха на тех же высотах, мб.
Рисунок 1. Расчетный контур увлажнения при капельном орошении в тяжелых
и средних почвах
Рисунок 2. Видимый контур увлажнения при капельном орошении
Рисунок 3. Расчетный контур увлажнения при микродождевании в легких почвах
Рисунок 4. Микродождевание сада
Для практического применения зависимости (11) и выполнения расчетов проведены натурные исследования по определению водопотребления, которые позволили получить регрессионные уравнения для определения суммарного испарения по затратам тепла на испарение и радиационному балансу подстилающей поверхности. Уравнения имеют вид:
  | (14) |
где: E0 - суммарное испарение за день, мм; 
- затраты тепла на испарение, кал/см2Чмин: R- радиационный баланс подстилающей поверхности, кал/см2Чмин.
Величины испарения, полученные по формулам (14) и в результате экспериментов, различаются на 4...6 %, что допустимо при определении объема суммарного испарения.
Анализ полученных экспериментальных данных показал, что полное уравнение водного баланса зоны аэрации при условии отсутствия пополнения грунтовых вод за счет инфильтрации осадков и поливных вод, имеет вид:
-Wa = Ро + M – Eо (15)
где: М – оросительная норма, мм; Po -количество осадков, поступающее в активный слой почвы в течение вегетационного периода, мм; Eo - испарение с поверхности почвы за тот же период, мм; DWа - используемые внутренние запасы влаги в почве за этот период, мм.
При малообъемных способах орошения структура величины суммарного испарения имеет свои особенности. В этом случае испарение происходит: с неувлажненной почвы 
; с увлажненной почвы 
и с растительного покрова 
. В частности, при капельном орошении увлажняется менее 30% поверхности поля. С оставшейся, не увлажняемой при орошении площади, испарение происходит как с поверхности в условиях естественного увлажнения. Микродождевание обеспечивает увлажнение примерно 50-55% площади. При внутрипочвенном орошении благодаря подаче воды непосредственно в корнеобитаемый слой, испарение её мало отличается от испарения с естествено увлажненной поверхности. Мелкодисперсное дождевание обеспечивает увлажнение только растений, поэтому дополнительное испарение по сравнению с неорошаемым полем происходит за счет воды, которая оседает на листьях растений. В остальное время вегетационного периода испарение синхронно с испарением с естественно увлажненной поверхности, если не производились поливы другими способами.
Использование импульсного дождевания связано с постоянным увлажнением почвы и растений в течение вегетационного периода. Поэтому испарение при таком способе орошения происходит как с растительного покрова, так и с увлажненной почвы, заметно увеличиваясь по сравнению с участками капельного, внутрипочвенного и других способов малообъемного орошения. Для расчета суммарного испарения при малообъемных способах орошения, основываясь на результатах экспериментальных данных, в формулу водного баланса введены соответствующие компоненты (таблица 2).
Таблица 2. Элементы водного баланса зоны аэрации при малообъемных способах орошения
| Приходно-расходные статьи водного баланса | Усл. обоз. | Способы орошения | ||||
| Капельное орошение | Микродож-девание | Внутрипочвенное орошение | Мелкодисперсное дождевание | Импульсное дождевание | ||
| Атмосферные осадки | Ро | + | + | + | + | + |
| Оросительная норма | М | + | + | + | + | + |
| Испарение: - с неувлажненной почвы; - с увлажненной почвы; -с увлажненного растительного покрова |     | + + - | + + + | + - - | + - + | - + + |
| Запасы влаги в почве | Wа | + | + | + | + | + |
Для расчета водного баланса предлагается использовать математическое описание процесса с учетом изменяющейся во времени площади полива с помощью следующих уравнений:
для системы капельного орошения:
, (16)
для системы микродождевания (подкронового дождевания садовых и кустарниковых культур):
, (17)
для системы внутрипочвенного орошения:
, (18)
для системы мелкодисперсного дождевания:
, (19)
для системы импульсного дождевания:
, (20)
На основе анализа закономерностей формирования контура увлажнения почвы и водного баланса зоны аэрации определены технические характеристики систем малообъемного орошения (таблица 3).
Таблица 3. Технические характеристики систем малообъемного орошения
| № п.п | Способ орошения | Тип увлажнения | Диапазон уклонов местности | Тип водо-выпусков | Допустимая мутность мг/л | Давление в сети, МПа | Расход водовыпуска, л/ч. | Количество водовыпусков, шт/га | Гидромодуль (л/с. га) |
| 1 | капельный | локальный, полосовой | 0,0...0,3 | капельницы, трубчатые увлажнители | до 50 | 0,1-0,6 | 4...8 | 1600...1900 | 0,35... 0,79 |
| 2 | низконапорный капельный | локальный | 0,03...0,2 | низконапорные водовыпуски | 250... 500 | 0,01-0,015 | 4...20 | 400...500 | 0,35... 0,55 |
| 3 | микродождевание | локальный | до 0,2 | микронасадки | до 500 | 0,1-0,4 | 15...40 | 300...350 | 0,50... 0,77 |
| 4 | внутрипочвенный | сплошной или полосовой | 0,008... 0,2 | Гончарные или полиэтиленовые увлажнители | 50...500 | 0,01-0,015 | 10...20 | 400...500 | 0,35... 0,55 |
| 5 | Мелкодисперсное дождевание | сплошное увлажнение растений | 0,0...0,05 | Микронасадки | до 300 | 0,2-0,4 | 40...50 | 200...250 | 0,48... 0,66 |
| 6 | Синхронное импульсное дождевание | сплошное увлажнение почвы | 0,0...0,2 | дождевальные аппараты | до 5000 | 0,4-0,5 | 700...800 | 59 | 0,30... 0,80 |
При малообъемном орошении с учетом установленных закономерностей и технических характеристик должны быть соблюдены следующие требования:
- подача оросительной воды реализуется в соответствии с водопотреблением растений в течение всего вегетационного периода, обеспечивая оптимальную влажность, водновоздушный и температурный режимы почв и воздуха.
- величина гидромодуля в зависимости от климатических условий, благодаря дозированию поливных норм в соответствии с водопотреблением растений за межполивной период, должна быть в пределах 0,8 л/с.га.
- оросительные системы должны быть адаптированы к применению на различных уклонах местности и к изрезанному рельефу.
- конструкции оросительных систем должны обеспечивать возможность модульного их комплектования.
- элементы оросительных систем должны быть взаимозаменяемы.
Глава 3. Экспериментальная проверка теоретических положений.
В главе 3 представлены результаты экспериментальной проверки теоретических разработок по анализу распределения влаги в почве при капельном орошении, микродождевании, импульсном и мелкодисперсном дождевании, а также апробации режимов орошения на опытно-производственных участках.
Для получения достоверной информации о технических параметрах систем малообъемного орошения, а также их отдельных узлов и элементов, исследования проводились преимущественно на модульных участках. Эти участки включали все необходимые элементы систем: головной узел, распределительную сеть первого и второго порядка, увлажнители с водовыпусками, контрольно-измерительные приборы. Таким образом, результаты, полученные при проведении экспериментальных исследований, репрезентативны и для производственных условий.
Экспериментальные исследования, проведенные на опытно-производственных участках, были направлены на определение режима орошения, обеспечивающего предотвращение поверхностного стока и глубинного просачивания оросительной воды. Формирование увлажняемой зоны по длине трубопровода определяет особенности выбора числа капельниц, схемы расположения сети и состав ее элементов. Исследования проводились на наиболее типичной для предгорной зоны категории грунтов - темных среднесуглинистых сероземах. Наблюдения показали, что при подаче поливной нормы одной капельницей на ровной, безуклонной поверхности, наблюдается формирование контура увлажнения в соответствии с эпюрой, приведенной на рисунке 5, с четкими границами глубиной до 1,20 м и диаметром до 1,40 м.
При полосовом увлажнении на таких землях, образовывалась полоса со средней шириной 0,7м. Здесь, при размещении капельниц через 0,5м, наблюдалось равномерное движение фронта влаги по всей полосе до глубины 0,8м.
Таким образом, на безуклонных землях увеличение числа капельниц не приводит к увеличению глубины промачивания почвы, которая соответствует расчетной, а происходит увеличение площади увлажненной поверхности почвы (видимого контура увлажнения). В результате образуется увлажненная полоса без поверхностного стока и глубинного просачивания (рисунок 6).
С целью определения влияния уклона участка на формирование контура увлажнения были проведены модельные исследования на различных уклонах. В качестве примера приведены контуры увлажнения при работе одной капельницы (рисунок 7) на уклоне 0,2.
Рисунок 5. Контур увлажнения при работе одной капельницы.
1-капельница, 2-изолинии влажности, 3-растение.
Рисунок 6. Контур увлажнения при работе группы капельниц
1-капельница, 2-изолинии влажности.
Рисунок 7. Формирование контура увлажнения при уклоне 0,2.
а) через сутки после полива; б) через шесть суток после полива
При уклоне 0,2 диаметр контура увлажнения отличается от теоретически установленного и имеет сильно выраженное смещение в сторону склона. Распределение влаги вверх по склону от капельницы составляло до 0,50 м, а вниз до 2,00 м, середина контура смещена от капельницы на 0,40м, при глубине увлажнения 1,20 м. На поверхности участка наблюдается овальный контур, направленный по уклону. Смещение контура увлажнения в сторону от капельницы (таблица 4, рисунок 8) превышает 1,50...2,00м, что делает затруднительным проведение поливов без специальных приемов, обеспечивающих повышение симметричности контура промачивания.
Таблица 4. Смещение контура увлажнения в зависимости от уклона местности
| № п.п. | Уклон местности, i | Смещение оси контура увлажнения по уклону местности, L, м | |
| Через сутки | Через 6 суток | ||
| 1 | 0,05 | 0,5 | 0,6 |
| 2 | 0,12 | 0,6 | 0,7 |
| 3 | 0,20 | 0,8 | 1,0 |
| При устройстве микротеррасы (лунка) под капельницей | |||
| 1 | 0,05 | 0,0 | 0,1 |
| 2 | 0,12 | 0,05 | 0,15 |
| 3 | 0,20 | 0,2 | 0,3 |
В качестве проверки был заложен дополнительный опыт, где варианты были повторены с подачей воды в микротеррасы, расположенные под капельницей. Микротеррасы выполнены в виде лунки параболической формы диаметром 0,40 м и глубиной 0,20 м.
Экспериментальные данные показали, что при уклонах 0,05 и 0,12 устройство лунок под капельницами позволяет полностью исключить влияние уклона участка и обеспечить формирование симметричного контура увлажнения, соответствующего по размерам зоне распространения основной массы поглощающих корней, в данном случае, виноградной лозы. На уклонах 0,2...0,42 устройство лунок хотя и обеспечивает значительное уменьшение смещения контура в сторону склона, но не исключает его полностью.
а) при i=0,0 б) при i=0,05 в) при i=0,2
L L
Рисунок 8. Смещение контура увлажнения при различных уклонах
Для уменьшения количества водовыпусков используют системы микродождевания, где вместо капельниц используют микродождеватели. При работе микродождевателя на поверхности почвы образуется увлажненный контур в виде круга, от которого под действием капиллярных и гравитационных сил происходит распространение влаги вниз и в стороны, образуя контур увлажнения почвы. Распространение контура увлажнения при поливе микродождевателями имеет цилиндрическую форму (рисунок 9). Глубина промачивания составляет 1,0-1,2 м при поливной норме 300м3/га. Использование микродождевания ограничено уклонами 0,1...0,15. При таких уклонах изменение расхода насадок по длине поливного трубопровода не превышает 10...15 %. При больших уклонах неравномерность увлажнения почвенного профиля увеличивается. Полив из микронасадок обеспечивает увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха.
Рисунок 9. Распространение влаги в почве от микродождевателя при поливной норме 300 м3/га.
Основная качественная характеристика искусственного дождя – степень равномерности распределения его по орошаемой площади. Агротехническими требованиями к дождевальным машинам и установкам предусмотрено значение коэффициента эффективного полива не менее 0,7. Это означает, что более 70% площади должно быть полито с интенсивностью дождя не менее 0,75m и не более 1,25 m. Для определения качества распределения слоя дождя по площади полива на землях с различными уклонами были проведены исследования на участках с уклонами от 0,03 до 0,25. Увеличение расстояния между импульсными дождевателями приводит к снижению равномерности распределения слоя дождя, подаваемого на орошаемую площадь (таблица 5).
Таблица 5. Качество распределения слоя осадков по площади полива
| Уклон местности | Расстояние между аппаратами при треугольной схеме их расстановки, м | Коэффициент эффективного полива (от 0,75m до1,25 m) | Коэффициент избыточного полива (более 1,25 m) | Коэффициент недостаточного полива (менее 0,75m) |
| 0,03 | 4848 | 0,47 | 0,27 | 0,26 |
| 4845 | 0,69 | 0,155 | 0,155 | |
| 4545 | 0,67 | 0,155 | 0,17 | |
| 0,07 | 4242 | 0,71 | 0,2 | 0,19 |
| 3939 | 0,787 | 0,118 | 0,095 | |
| 5151 | 0,46 | 0,28 | 0,26 | |
| 4848 | 0,65 | 0,13 | 0,22 | |
| 0,15 | 4545 | 0,72 | 0,15 | 0,13 |
| 4242 | 0,511 | 0,316 | 0,173 | |
| 3939 | 0,579 | 0,207 | 0,214 | |
| 4848 | 0,44 | 0,16 | 0,4 | |
| 0,25 | 4545 | 0,61 | 0,18 | 0,21 |
| 4242 | 0,54 | 0,18 | 0,28 |
На основе полученных данных для обеспечения равномерности полива установлены зависимости для определения рационального расстояния как между поливными трубопроводами Lm, так и между импульсными дождевателями Ld при треугольной схеме их расстановки:
| Lm = (1,54 – 0,98 i) R (21) |
| Ld = (1,78 – 1,26 i) R (22) |
где: R - радиус действия импульсного дождевального аппарата, м; i - уклон местности.
Эти формулы получены для уклона поверхности до 0,05 при суточной водоподаче системой синхронного импульсного дождевания до 90 м3/га. Расстояния, определенные по этим формулам, обеспечивают коэффициент эффективного полива не менее 0,7.
Капельное орошение на опытно-производственном участке исследовалось в условиях возделывания винограда. При определении режима водоподачи на винограднике за основу были приняты потребности виноградной лозы во влажности почвы в периоды: до конца цветения, налива ягод и их созревания. По данным института виноградарства в период до конца цветения нижний уровень влажности следует поддерживать на уровне 80 % НВ; в период налива ягод и их созревания он должен быть снижен до 60...70% НВ. Для поддержания такого режима проведение поливов осуществлялось с разовой нормой подачи воды 200...230 л на растение при межполивном периоде 5...7 дней (рисунок 10).
Рисунок 10. Режим орошения виноградника на опытно-производственном участке системой капельного орошения
Анализ результатов определения влажности в период систематических поливов показал, что увлажнение почвы происходило на всю расчетную глубину, а расходование влаги - по всему увлажняемому слою. Переувлажнение в период полива и сильное иссушение наблюдалось преимущественно в слое 0...0,10 м. Последний полив обеспечил повышение влажности до НВ практически на всю глубину увлажнения; эти запасы влаги обеспечивали поддержание влажности почвы на заданном уровне вплоть до начала уборки урожая в третьей декаде сентября. Результаты сбора урожая показали, что средняя урожайность винограда составила 22,0 т/га.
Исследования по определению режима орошения люцерны при синхронном импульсном дождевании проводились на склоновых землях с уклонами 0,1...0,3. Величина суточного водопотребления определялась методом теплового баланса, глубину расчетного слоя приняли равной 1,0 м (С.Д. Лысогоров, 1971). Величина расчетной поливной нормы обеспечивалась за счет регулирования продолжительности паузы между импульсами выплеска воды. На рисунке 11 приведен фактический режим орошения люцерны второго года.
Рисунок 11. Режим орошения люцерны системой импульсного дождевания
Экспериментальные работы показали, что при проведении ежедневных поливов достигается более равномерный режим влажности почвы в расчетном слое в течение всего вегетационного периода, и создаются условия для лучшего роста и развития люцерны. В соответствии с полученными результатами нами был рекомендован круглосуточный полив при орошении кормовых трав синхронным импульсным дождеванием.
Таким образом, в результате экспериментальных исследований, подтверждены теоретические закономерности формирования водного баланса зоны аэрации орошаемых агроландшафтов в зависимости от выбранного способа полива, опытным путем установлены размеры контуров увлажнения при локальной подаче оросительной воды и апробированы режимы орошения на опытно-производственных участках.
Анализ применения малообъемных способов орошения на опытно-производственных участках показал, что необходима разработка технологии создания модульных систем и технических средств малообъемного орошения применительно к рельефным, гидрологическим, микроклиматическим особенностям агроландшафта, а также разработка методов расчета систем, принципиальных схем, способов модернизации существующих оросительных систем и технологий выращивания сельскохозяйственных культур при малообъемных способах орошения.
Глава 4. Разработка технологии создания модульных систем малообъемного орошения
В главе 4 представлена технология создания модульных систем малообъемного орошения (рисунок 12), принципиальные схемы модульных участков, особенности технологии малообъемного орошения при возделывании различных сельскохозяйственных культур, а также способы модернизации существующих дождевальных систем.
Технология создания модульной системы малообъемного орошения включает анализ исходных данных по природным условиям, расчет элементов технологии поливов, выбор системы малообъемного орошения.
Анализ природных условий включает сбор и анализ информации по природным условиям территории, в том числе климатические, почвенные, инженерно-геологические и геоморфологические условия.
Анализ биологических особенностей сельскохозяйственных культур включает анализ требований растений к уровню влажности почвы по фазам вегетационного полива, к влажности и температуре воздуха, к питательному режиму и др.
При оценке ресурсов для создания систем и их эксплуатации рассматривают водные, земельные, социальные, энергетические ресурсы, а также наличие строительных материалов. Определяется наличие водоисточника и его дебит, способ подачи воды. Оценивается площадь орошения, уклоны местности, механический состав почвы. Проводится обследование на наличие квалифицированных кадров для подбора обслуживающего персонала. В расчете на 50га, для обслуживания большинства систем малообъемного орошения требуется один оператор, со знанием правил эксплуатации микропроцессора. В круг его обязанностей входит проведение подкормок, замена или промывка засорившихся водовыпусков. Техническое обслуживание: осенью подготовка к зимнему хранению и весной - расконсервация: бригада из 3 человек, слесарь Y разряда - 1, механик Y разряда - 1, электрик Y разряда –1.Для малообъемного орошения необходимо также наличие линий электропередач и достаточная их мощность. Основными строительными материалами для изготовления оросительной сети систем малообъемного орошения являются полимеры: полиэтилен или поливинилхлорид (ПВХ). Распределительная сеть последнего порядка строится из длинномерных полимерных труб диаметром 150-110 мм и труб диаметром 63 мм в бухтах. Поливные трубопроводы выполняют из труб 20...32 мм, выпускаемых в бухтах. Вентильные задвижки и другая соединительная арматура изготавливаются из ПВХ. Водовыпуски изготавливаются из различных видов пластмасс. Расход полиэтилена составляет от 200 до 600 кг/га.
Предварительный выбор системы малообъемного орошения. Все системы малообъемного орошения строятся по модульному принципу, т.е. образуются из отдельных модулей, каждый из которых может содержать все элементы системы и использоваться как самостоятельно, так и в совокупности с другими модулями. Модуль системы малообъемного орошения состоит из головного напорообразующего узла, блока автоматизации управления поливом, гидроподкормщика и трубопроводной сети с водовыпусками.
Расчет элементов технологии поливов проводится на основе математической модели водного баланса зоны аэрации. Расчетная зона увлажнения для фруктовых деревьев и плодовых кустарников определяется горизонтальной проекцией основной массы кроны. Расчетный слой увлажнения принимают в соответствии с агробиологическими показателями сельскохозяйственных культур и водно-физическими свойствами почвы в зависимости от расхода водовыпусков и продолжительности полива. Продолжительность полива определяют при отсутствии фильтрационных потерь в нижележащие горизонты в зависимости от расчетной глубины увлажнения и скорости впитывания воды в почву. Поливы производят нормой, соответствующей количеству воды, израсходованной полем в предшествующие сутки.
Рисунок 12. Схема технологии создания модульной системы малообъемного орошения
Расчет элементов технологии капельного и внутрипочвенного орошения, микродождевания проводится по дефициту водного баланса d корнеобитаемого слоя почвы (Пособие к СНИП 2.06.03-85 «Капельное орошение», 1986г):
 | (23) |
где 
- эвапотранспирация (транспирация растений и испарение с поверхности почвы), м3/га; 
- эффективные осадки, м3/га; 
- подпитывание расчетного слоя почвы подземными водами, м3/га.
Эвапотранспирация 
зависит от среднесуточных температур воздуха:
 | (24) |
где 
- биофизический коэффициент (расход влаги за расчетный период на 1 оС), м3/га на 1 оС; 
- сумма среднесуточных температур за тот же период, оС.
Расход капельных водовыпусков подбирается в зависимости от водно-физических свойств почвы, а также суточного водопотребления культуры и уклона местности. Расход насадки для микродождевания назначается в зависимости от вида культур, водно-физических свойств почвы, климатических условий, требуемой площади увлажнения.
В таблице 6 представлены установленные расходы водовыпусков в зависимости от гранулометрического состава почвы. Гидравлический расчет оросительной сети ведется на максимальный расход, соответствующий интенсивности водоподачи при минимальном межполивном периоде.
Удельный расход при подаче установленной поливной нормы рассчитывается по эмпирической формуле:
 | (25) |
где: 
- удельный расход, л/с на 1 га; 
- поливная норма, м3/га; 3,6 - переводной коэффициент; t- продолжительность полива, ч.
Таблица 6. Расход капельных водовыпусков для различных уклонов и гранулометрического состава почвы
| Гранулометрический состав почвы | Расход капельниц, л/ч | ||
| уклон до 0,04 | уклон от 0,05 до 0,2 | уклон более 0,2 | |
| Легкие | 2...5 | 2...4 | 2...4 |
| Средние | 8 | 4...5 | 2...4 |
| Тяжелые | 8 | 4...5 | 2...4 |
Расход воды 
для площади одновременного полива определяется по формуле:
 | (26) |
где: 
- расчетный расход, л/с; 
- КПД системы при капельном орошении, равный 0,95.
Доля площади
, подлежащая увлажнению, рассчитывается по формуле:
 (27) |
где n - число водовыпусков; w - расчетная площадь увлажнения, м2; a b - схема посадки культур, м2. При орошении пропашных культур резко возрастают показатели « n », «ab», а «S» стремится к единице.
Время подачи воды на одно растение определяется в зависимости от необходимой глубины промачивания почвенного профиля и скорости впитывания в почву. Ориентировочно время полива можно установить по зависимости:
 | (28) |
где: 
- время подачи воды, ч; 
- необходимая глубина увлажнения, м; К- скорость промачивания, зависящая от водно-физических свойств почвы, м/ч. (для суглинистых почв 0,01...0,03, для легких почв до 0,10 м/ч).
Поливная норма при локальной подаче воды определяется по зависимости:
mnt=100gh Ant(wFC-wPW) (29)
h - глубина расчетного слоя почвы, м; g - плотность почвы, т/м3; Ant - площадь увлажнения, м2; wFC - наименьшая влагоемкость от массы абсолютно сухой почвы, %; wPW - предполивная влажность почвы, соответствующая нижней границе оптимального увлажнения почвы, %.
Расчет элементов технологии низконапорных систем капельного орошения
В результате разработки и исследований новых систем капельного орошения предложена методика расчета их основных параметров. Низконапорная система капельного орошения работает за счет использования уклона местности, обеспечивающего в поливных трубопроводах постоянный ток воды при заполнении сечения трубы примерно на 2/3 диаметра. На рисунке 13 представлена эмпирическая зависимость пропускной способности поливного трубопровода от уклона его укладки. Предел наполнения трубопровода зависит от конструкции микроводовыпусков. Нижний предел наполнения определяется минимально допустимым расходом трубопровода в концевой части.
Равномерное распределение поливной воды между капельницами обеспечивает практически одинаковый напор в них, который равен сумме глубины наполнения трубопровода и высоты емкости водовыпуска.
Расход истечения жидкости из отверстия определяется по формуле:
 | (30) | |
| Рисунок 13. Зависимость пропускной способности низконапорного трубопровода 1 - рассчитанная по формуле Шези при условии полного наполнения трубопровода; 2 - фактическая зависимость, полученная опытным путем. | ||
где 
- подача воды, л/ч; 3,6 - переводной коэффициент; 
- диаметр водовыпускного отверстия, см; 
- глубина наполнения емкости, см. 
Теоретически заполнение поливного трубопровода может изменяться от 16 мм - при полном наполнении, до нуля - при полном его опорожнении. Однако нами установлено, что из-за пульсации потока воды в трубопроводе и возможной при этом утечки воды из воздушного отверстия, глубина заполнения трубопровода не должна превышать 0,7...0,8 внутреннего диаметра. Верхний предел наполнения трубопровода с внутренним диаметром 16 мм следует ограничить глубиной потока примерно 12мм. Минимальная величина заполнения, при которой микроводовыпуски работают в рабочем режиме, не должна быть меньше 2...3 мм. Минимальная величина транзитного (сбросного) расхода поливного трубопровода ограничивается показателем 5х10-3 л/с или 18 л/ч. Это значение берется в качестве исходного для гидравлического расчета самонапорных поливных трубопроводов.
Таким образом величина подачи воды из водовыпусков самонапорного поливного трубопровода определяется диаметром водовыпускных отверстий и слоем воды над ними. Высота слоя воды над водовыпускным отверстием равна сумме высот низконапорной емкости и слоя воды в трубопроводе, которая для труб с наружним диаметром 20 мм (внутренний 16 мм) изменяется от 2...3 до 12 мм. Равномерность раздачи поливной воды между капельницами определяется по формуле:
 | (31) |
где 
- равномерность, %; 
- средний, из 25 % минимальных, расходов капельниц, л/ч; 
- средний расход капельниц, л/ч.
Высокая равномерность раздачи поливной воды обеспечивается достаточной величиной напора воды в емкости. Для капельниц с высотой 32 мм построен график зависимости расхода от диаметра водовыпускного отверстия. Разность между предельно-допустимым и транзитным расходами является максимальной величиной путевого расхода
 | (32) |
где 
- максимально возможный расход воды, выходящий через капельницы на полив, л/с; 
- предельно-допустимый расход в голове трубопровода, л/с; 
- минимально-допустимый транзитный (сбросной) расход, л/с.
В таблице 7 приведены обобщенные данные для поливного трубопровода, имеющего предельно-допустимые значения расхода в голове и транзитного расхода.
Таблица 7. Основные характеристики низконапорного поливного трубопровода и капельниц при различном уклоне его расположения
| Уклон местности | Предельно-допустимый расход воды, л/с | Минимально допустимый транзит воды, л/с | Средний расход воды, л/ч | Равномерность, % |
| 0,05 | 9010-3 | 510-3 | 7,2 | 92,2 |
| 0,10 | 12510-3 | 510-3 | 7,2 | 92,2 |
| 0,15 | 15010-3 | 510-3 | 7,1 | 93,0 |
| 0,20 | 18010-3 | 510-3 | 7,2 | 92,2 |
По расходу воды и схеме установки капельниц на трубопроводе определяется предельная длина трубопровода:
 | (33) |
где 
- максимально возможная длина поливного трубопровода, м; 
- максимально-возможная длина поливного трубопровода, м; 
- расстояние между капельницами на трубопроводе, м; 
- расход капельниц.
Расчет технологии полива синхронным импульсным дождеванием.
При поливе синхронным импульсным дождеванием расход влаги сельскохозяйственным полем компенсируется ежедневно (Лебедев Г.В. 1969,1976, Носенко В.Ф., 1973), поэтому за расчетный уровень влажности почвы 
принимается величина:
 | (34) |
где: 
- коэффициент, характеризующий рекомендуемый уровень влажности почвы при импульсном дождевании, он находится в пределах 0,4...0,6, соответственно для песчаных и глинистых почвогрунтов; 
- влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости почвы, % НВ; 
- допустимый порог иссушения почвы при обычном дождевании, % НВ, который колеблется от 0,50 до 0,85 в зависимости от водно-физических свойств почвы, культуры и фазы ее развития.
Расчетный удельный расход (гидромодуль) рассчитывается, исходя из условия компенсации среднесуточного дефицита водопотребления, затрат воды на формирование микроклимата и снос за пределы орошаемого участка:
 | (35) |
где 
- удельный расход воды, л/с на 1 га; 
- норма водоподачи за расчетный период, мм; 
- продолжительность расчетного периода, сут; 
- коэффициент использования времени при круглосуточной работе системы, принимается равным 0,85...0,90, сут; 
- коэффициент, учитывающий агротехнические работы, обуславливающие периодическую остановку комплекта (обработка почвы, обработка растений химикатами, уборка и вывоз продукции), в зависимости от конкретных условий коэффициент меняется от 0,80 до 0,95.
Зависимость для определения поливной нормы при импульсном дождевании:
m=Ev Tn Kn (36)
где 
- средний дефицит водопотребления за расчетный период, мм/сут; 
- продолжительность расчетного периода, сут; 
- коэффициент, учитывающий затраты воды на смачивание листьев, на формирование микроклимата и снос влаги за пределы орошаемого участка.
Расчет элементов технологии мелкодисперсного дождевания.
Технология мелкодисперсного дождевание предусматривает увлажнение наземной части растений в напряженные по температурным параметрам дни с переодичностью от 40 до 60 мин. несколько раз в день. С помощью мелкодисперсного дождевания обеспечивают регулирование микро- и фитоклимата, внесение удобрений для внекорневой подкормки, пестицидов, физиологически активных веществ, защиту растений от заморозков, возможность нанесения на листовую поверхность растений веществ, изменяющих их оптические свойства с целью искусственного увеличения их отражательной способности. При проведении мелкодисперсного дождевания нами для каждой климатической зоны определены поливные и оросительные нормы с учетом климатических показателей (таблица 8).
Таблица 8. Климатические показатели за вегетационный период
| Почвенно-климатическая область | Интенсивность испарения за вегетационный период, мм | Характеристика периода с температурой выше 20 оС | Характеристика периода с температурой выше 25 оС | |||||||
| Месяц | Кол-во дней | Кол-во часов в день | Кол-во дней | Кол-во часов в день | ||||||
| IV | V | VI | VII | VIII | IX | |||||
| Лиственно-лесная | 0,8 | 2,2 | 2,6 | 2,4 | 2,0 | 1,4 | 46,3 | 8 | 37,2 | 8 |
| Лесостепная | 1,4 | 3,5 | 3,7 | 3,6 | 3,0 | 1,8 | 48,0 | 8 | 41,1 | 8 |
| Степная | 1,8 | 4,3 | 5,0 | 5,0 | 4,5 | 2,7 | 48,5 | 10 | 58,1 | 10 |
| Сухостепная | 2,3 | 4,7 | 5,8 | 6,3 | 6,0 | 3,8 | 49,2 | 12 | 65,3 | 12 |
| Полупустынная | 2,6 | 5,0 | 6,6 | 7,2 | 6,4 | 3,9 | 50,0 | 12 | ||
В качестве климатических показателей использованы статистические данные о количестве суток и количестве часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития. На основе исследований предложена зависимость для определения оросительной нормы:
Оросительная норма возделывания яровой пшеницы для лесостепной области определяется следующим образом:
 | (37) |
где: 
- испаряемость (формула Иванова И.Н.), м3/га; 
- средняя температура воздуха за месяц, оС; 
- относительная влажность, %; 
- среднемесячные осадки, м3/га; 
- влажность почвы в начале вегетации, м3/га; 
- влажность почвы в конце вегетации, м3/га.
Разовую норму полива 
определяют для каждого массива орошения и культуры, и она представляет собой количество воды, которое разбрызгивается на листья растений (сплошное покрытие листовой поверхности каплями размером 100...500 мк). Полное испарение влаги с листовой поверхности происходит за 20...30 мин.
Зависимость для определения поливной нормы m при мелкодисперсном дождевании:
m = mt't ' nt (38)
mt - разовая норма полива, м3/га; 't, nt- соответственно количество суток и количество часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития.
Выбор конструкции системы малообъемного орошения осуществляется на основе анализа природных условий, биологических особенностей орошаемой культуры и необходимого для данных условий режима орошения. В соответствии с этими показателями определяется тип системы - капельное орошение, микродождевание, внутрипочвенное орошение, мелкодисперсное орошение, импульсное дождевание. Системы работают сезонно в постоянном режиме при последовательном переключении поливного тока на модульные участки, входящие в зону обслуживания оператора. Расход воды, подаваемый на площадь одновременного полива, должен соответствовать гидромодулю системы. Межполивной период и величина поливной нормы задаются, исходя из установленной глубины увлажнения. Система мелкодисперсного дождевания работает при tвоз.>> tбиол. доп. и в зависимости от влажности воздуха.
Воздействие на окружающую среду является одним из критериев выбора системы малообъемного орошения. Все способы малообъемного орошения являются экологически безопасными способами орошения. Они практически полностью исключают поверхностный сток оросительной воды, предотвращают смыв почвы и вынос минеральных солей в водоприемники, снижают испарение с поверхности почвы и уменьшают развитие сорной растительности в междурядьях. При мелкодисперсном и импульсном дождевании также наблюдается повышение влажности воздуха в пределах орошаемого массива на 10-15 % и снижение температуры воздуха в приземном слое на 2-3оС.
Информационное обеспечение для большинства рассмотренных способов полива одинаково и базируется на определении запаса влаги в корнеобитаемом слое и суточного расхода влаги полем, а также содержания питательных элементов. Подекадное определение температуры и влажности воздуха для мелкодисперсного, импульсного и подкронового дождевания.
Управление системами орошения. Для всех рассмотренных способов орошения система управления адаптивная человеко-машинная. Ее основу может составлять система датчиков влажности почвы, влажности и температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации, содержания элементов минерального питания и солей в воде.
В основу создания систем малообъемного орошения положен модульный принцип и разработаны принципиальные схемы модульных участков. Осуществлена разработка распределительной сети необходимой для работы модульных участков различных способов малообъемного орошения. Модульная система орошения состоит из головного сооружения, системы распределительных и поливных трубопроводов с водовыпусками. В производственных условиях разработаны и апробированы принципиальные схемы модульных участков применительно к различным уклонам местности. При малообъемном орошении предлагается использовать поперечную схему полива. По этой схеме распределительные и поливные трубопроводы укладываются поперек, а участковые - вдоль склона. При уклонах 0,05 и менее подача воды осуществляется по принципу “снизу вверх”. При уклонах свыше 0,05 воду из источника орошения целесообразно подавать в верхнюю командную точку склона, где располагается головное сооружение.
Для гидравлического расчета трубопроводной сети систем микроорошения предложена методика, которая позволяет определять потери напора по длине поливных и распределительных трубопроводов. Расчет проведен по уравнениям напорного движения жидкости с переменным расходом. Диаметр поливных трубопроводов определяют гидравлическим расчетом в зависимости от уклона и удельной раздачи. Длину гладких тупиковых трубопроводов из полиэтилена с водовыпусками при удельном расходе 0,05...0,2 л/с на 100 м определяют по графику (рисунок 14).
1000i, м/км
| 60 | ||||||
| 40 | d=16 мм | |||||
| 20 | d=20 мм | |||||
| 0 | d=25 мм | |||||
| 0 20 40 60 80 100 120 | ||||||
| 0 40 80 120 160 200 240 | ||||||
| 0 80 160 240 320 400 480 | ||||||
L при q=0,2л/с на 100м
L при q=0,1 л/с на 100м
Lпри q=0,05л/с на 100м
Рисунок 14. Определение оптимальной длины «L» полиэтиленовых тупиковых трубопроводов при различном удельном расходе
Особенности технологии малообъемного орошения при возделывании различных
сельскохозяйственных культур.
Особенности технологии орошения при капельном орошении и подкроновом дождевании при выращивании садовых культур. Орошение проводится в зависимости от фазы вегетации и проведения сельскохозяйственных работ. Учитывая, что оптимальными параметрами для развития плодовых культур и виноградников являются температура воздуха до 250С и влажность почвы в корнеобитаемом слое не ниже 70...80% НВ, для этих культур во всех засушливых зонах обязателен осенний влагозарядковый полив, который производится после уборки урожая. Влагозарядковый полив там, где он не давался осенью, можно проводить весной или перед началом сокодвижения. Во время вегетационного периода для поддержания оптимальной влажности почвы на каждом этапе развития растений проводятся увлажнительные поливы, частота их проведения может быть ежедневной, или с разрывом в несколько дней. Подачу удобрений, когда это требуется по технологии возделывания культуры, можно совмещать с проведением поливов. Интенсивность водоподачи увеличивается в наиболее напряженные периоды вегетации с последующим постепенным снижением к фазе созревания плодов. В фазу накопления сахара в плодах необходимо полное прекращение поливов (таблица 9). Однако в условиях высоких температур и низкой относительной влажности воздуха растениям не хватает воды даже при достаточном количестве её в почве. Повышение относительной влажности воздуха в период формирования цветка способствует увеличению их количества и создает благоприятные условия для оплодотворения.
Особенности технологии орошения при мелкодисперсном дождевании в сочетании с традиционными способами полива, при выращивании озимой пшеницы. При возделывании озимой и яровой пшеницы на каждом этапе органогенеза необходимо поддерживать оптимальный уровень содержания влаги в почве. Для озимой пшеницы во всех засушливых зонах обязателен осенний влагозарядковый полив, а для яровой пшеницы – весенний влагозарядковый полив. В Нижнем Поволжье число вегетационных поливов колеблется для озимой пшеницы от 3 до 4, для яровой - от 4 до 5 (таблица 10). Оптимальная для формирования урожая пшеницы температура воздуха 20-24оС. При низкой влажности воздуха имеет место частичная стерилизация цветения и, следовательно, снижение урожайности на 25-30%.
Особенности технологии орошения при импульсном дождевании при выращивании кукурузы. Режим орошения разработан в соответствии с оптимальной для развития кукурузы температурой воздуха 20-25оС. Более высокая температура воздуха оказывает неблагоприятное воздействие на развитие растений. Повышение температуры более 25оС и снижение влажности воздуха до 30% во время цветения приводит к потере жизнеспособности пыльцы. Поэтому улучшение фито- и микроклимата при ежедневных круглосуточных поливах синхронно в соответствии с водопотреблением растений системой импульсного дождевания приводит к повышению продуктивности посева и увеличению урожайности зерна на 15-20% (таблица 11).
Таблица 9. Распределение поливов при капельном орошении и подкроновом микродождевании при выращивании садовых культур в зависимости от фазы вегетации и проведения сельскохозяйственных работ.
| Номера операций | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Фазы вегетации | Начало сокодвижения | Появление листьев | Бутонизация | Цветение, образование завязей | Рост плодов | Созревание плодов | Налив плодов | Накопление сахара | |||||||||
| Сельскохозяйственные мероприятия | Обрезка ветвей | Культивация почвы | Опрыскивание растений | Опрыскивание растений | Опрыскивание растений | Опрыскивание растений | Сбор опавших плодов | Начало сбора урожая | Массовый сбор урожая | ||||||||
| Поливы | Влагозарядковый полив | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Влагозарядковый полив |
Таблица 10. Распределение поливов при мелкодисперсном дождевании в сочетании с традиционными способами полива при выращивании озимой пшеницы в зависимости от фазы вегетации и проведения сельскохозяйственных работ.
| Номера операций | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Фазы вегетации | Сев | Кущение | Выход в трубку | Стеблевание | Колошение | Цветение | Налив зерна | Восковая спелость | Полная спелость | ||||||
| Сельскохозяйственные мероприятия | Вспашка | Весенняя подкормка | Боронование | подкормка | Уборка урожая | ||||||||||
| Поливы | Вегетационный полив | Вегетационный полив | Полив МДД | Полив МДД | Вегетационный полив | Полив МДД | Полив МДД | Вегетационный полив | Полив МДД | Полив МДД |
Рассмотренные выше элементы технологий полива могут быть объединены между собой по: режиму и интенсивности водоподачи, поливным нормам и ресурсо- и энергосбережению. Технологические показатели, разработанные для модульных участков, представлены в таблице 12.
Таблица 11. Распределение поливов при импульсном дождевании при выращивании кукурузы в зависимости от фазы вегетации и проведения сельскохозяйственных работ.
| Номера операций | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Фазы вегетации | всходы | 5 листьев | 9 листьев | 13 листьев | Вымётывание метелки | Цветение | Молочная спелость | Восковая спелость | Полная спелость | |||||||||
| Сельскохозяйственные мероприятия | Вспашка | Сев | Весенняя подкормка | Опрыскивание | подкормка | Уборка на силос | Уборка на зерно | |||||||||||
| Поливы | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив | Полив |
Таблица 12. Технологические показатели проведения поливов системами малообъемного орошения.
| Показатели | Капельное орошение | Подкроновое дождевание | Мелкодисперсное дождевание | Синхронное импульсное дождевание |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Гидромодуль, л/с га | 0,35...0,79 | 0,5...0,77 | 0,48...0,66 | 0,3...0,80 |
| Поливные нормы, м3/га | 60...80 | 80...100 | 2...3 | 20...100 |
| Межполивные периоды, сут. | 3...5 | 3...5 | ежедневно по t воздуха | 3...5 во время укосов |
| Продолжительность полива, час. | 1...20 | 2...3 | 0,25 по 4...5 раз в день | Круглосуточно |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Площадь одновременного полива, га | 0,5...3,0 | 0,5...1,0 | вся площадь | 10,0 |
| Уклон местности | 0,0...0,3 | 0,0...0,08 | 0,0...0,15 | 0,0...0,2 |
| Почвы | тяжелые, средние | любые | любые | любые |
| Культуры | любые культуры | любые культуры | любые культуры | кормовые культуры |
| ВИДЫ | ПОЛИВОВ | |||
| Вегетационный | + | + | - | + |
| Освежительный | - | + | + | + |
| Посадочный | + | + | - | + |
| Предпосевной | + | + | - | + |
| Влагозарядковый | - | - | - | + |
| Промывной | - | - | - | - |
| Противозаморозковый | - | + | + | + |
| Удобрительный | + | + | + | + |
Объединяющим показателем для систем малообъемного орошения является гидромодуль, величина которого имеет один и тот же порядок (0,8 л/с га). Это означает, что распределительная сеть для данных способов полива, может быть выполнена по единому образцу, а подключаемые к ней оросительные модули (технические средства полива) устанавливаются в зависимости от орошаемой культуры, типа почвы, климатических условий и рельефа.
Модернизация оросительных систем с использованием элементов систем малообъемного орошения. Существующие гидромелиоративные системы в связи с ограниченными возможностями финансирования в последние годы разрушаются и выходят из строя. Мелиорируемые земли переходят в разряд переувлажненных, подтапливаемых и малоплодородных земель, требующих окультуривания, коренного переустройства, реконструкции сооружений и возрождения деградированных земель с одновременным восстановлением мелиоративных систем на основе научных достижений за последний период. Федеральной целевой программой «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы» предусматривается проведение реконструкции оросительных систем на площади 160 тыс. га. Мелиоративные системы можно модернизировать за счет перевода, в ряде случаев, с одного способа орошения на другой (например, дождевальные системы перевести на капельное орошение или на мелкодисперсное дождевание) или заменить высоконапорные дождевальные машины. Рассмотренные варианты модернизации существующих дождевальных систем могут найти применение при осуществлении этих работ в тех случаях, когда оросительная сеть обладает достаточным запасом прочности и переход на другие технические средства или способы орошения экономически целесообразен. В зависимости от водопропускной способности реконструируемой сети используются продольная или поперечная (рисунок 15) схемы размещения трубопроводов с водовыпусками.
Условные обозначения:
существующий водоподводящий трубопровод;
новая распределительная сеть;
новые поливные трубопроводы (интегральные линии РАМ);
граница участка;
фильтр тонкой очистки;
Рисунок 15. Типовые схемы размещения трубопроводов с водовыпусками.
Для модернизации оросительных систем разработаны технологические схемы модернизации оросительной сети для дождевальных машин «Днепр», «Волжанка», «Фрегат» при применении капельного и внутрипочвенного орошения, мелкодисперсного дождевания.
Глава 5. Новые технические решения систем малообъемного орошения и конструкции водовыпусков.
В 5 главе представлены новые способы орошения и новые конструкции водовыпусков, разработанные с участием автора.
Для систем капельного орошения разработана низконапорная система. Принципиальной особенностью низконапорной системы является самонапорное движение воды (А.с. СССР, № 1304785 и пат. РФ №2075287). Для обеспечения рабочего режима движения воды поливные трубопроводы располагают по уклону местности в пределах 0,05...0,2 (рисунок 16). В головной части поливных трубопроводов устанавливают регулятор расхода, обеспечивающий расчетную подачу воды с самонапорным движением воды по поливному трубопроводу. Низконапорные водовыпуски выполняют в виде подвесных емкостей с выпускным отверстием в её дне. Высота такого водовыпуска 6 - 10 см, а размеры выпускного отверстия для подачи 8 л/ч воды составляют 1,5 - 2 мм. Для повышения равномерности распределения воды между капельницами допускается технологический сброс воды в конце поливных трубопроводов, который отводят в водосборно-сбросную сеть с последующим использованием её при поливе участков, расположенных ниже по склону или в короткую борозду для полива концевой части рядов.
Головной узел низконапорной системы капельного орошения включает напорный резервуар, выполняющий функции создания давления для работы фильтрационного оборудования. После фильтра вода поступает в распределительный трубопровод первого порядка, уложенный по наибольшему уклону. В обе стороны от распределительного трубопровода отходят проложенные по наименьшему уклону через 100...300 м зональные распределители второго порядка диаметром 110...63 мм, длиной 300...400 м. Поливные трубопроводы в этом случае укладываются с заданным уклоном, обеспечивающим в них незаиляющую скорость движения воды. При низконапорном капельном орошении содержание взвешенных веществ в поливной воде не должно превышать 250...500 мг/л при крупности взвешенных частиц не более 0,5 мм. Суммарный расход микроводовыпусков и схем их установки у дерева должен обеспечивать увлажнение не менее 30 % площади питания растений. Продолжительность капельного полива устанавливают из расчета увлажнения активного слоя почвы. Для полива садовых культур с разреженной посадкой разработана низконапорная капельница, снабженная группой водовыпускных патрубков (патент №2075287), которая обеспечивает подачу воды одновременно к нескольким точкам полива с индивидуальной регулировкой расхода воды в соответствии с заданным режимом водоподачи (рисунки17,18.)
Рисунок 18. Низконапорная система капельного орошения виноградника
Конструкция оросительной сети для полива склоновых земель (патент РФ №2215405) включает распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы (рисунок 19). Поливные трубопроводы прикреплены к линейному элементу с положительным уклоном. Линейный элемент размещен между вертикальными опорами. Поливные трубопроводы оборудованы регуляторами расхода в начале и перепускными устройствами в конце и имеют воздуховыпускные и калиброванные водовыпускные отверстия, выполненные по всей длине трубопровода через заданный интервал. Каждый поливной трубопровод снабжен дополнительным линейным элементом, причем оба линейных элемента размещены между вертикальными опорами друг над другом в вертикальной плоскости с возможностью перемещения в этой плоскости. Поливные трубопроводы выполнены гибкими и снабжены фиксаторами, с помощью которых поливной трубопровод крепится к верхним и нижним линейным элементам.
Конструкция оросительной сети позволяет создавать оптимальный режим орошения с учетом конкретных условий орошаемого участка – качества оросительной воды, рекомендованных поливных норм, водно-физических свойств почвы, кроме того, благодаря безнапорному движению воды в трубопроводах не требует энергозатрат.
Низконапорная система внутрипочвенного орошения предназначена для полива многолетних насаждений, в том числе сточными водами, на почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава преимущественно участков несложной конфигурации со слабоизрезанным рельефом и уклонами 0,05...0,2. В системе используется принцип самонапорной подачи воды в поливные трубопроводы, заложенные на глубине 0,4 м по уклону орошаемого участка. В них выполнены сквозные отверстия диаметром 12...14 мм; в верхней стенке трубопровода (воздушное) - для связи внутренней полости трубопровода с атмосферой, а в донной части - для подачи воды в очаговые увлажнители. При поливе вода через выпускные отверстия поливных трубопроводов заполняет очаговые увлажнители до уровня воды в трубопроводе. Таким образом, во всех очаговых увлажнителях поддерживается слой воды, определяемый гидродинамическим напором. Очаговые увлажнители выполнены в виде пористых емкостей диаметром 200 мм. Расход воды, поступающий через очаговый увлажнитель в почву, зависит лишь от поглотительной способности почвы и геометрических размеров пористых емкостей.
Для орошения сточными водами разработана конструкция системы внутрипочвенного орошения (пат. №2132125), включающая источник забора сточных вод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, очаговых увлажнителей (рисунок 20).
Поливные трубопроводы в системе выполнены в виде секций труб, соединяющих очаговые перфорированные оросители, и уложенные с уклоном более 0,03. На входе в каждую секцию установлена диафрагма с воздушной трубкой, выведенной выше поверхности почвы. Перфорированный ороситель снабжен крышкой и водонепроницаемым экраном. Уклон трубопровода в сочетании с диафрагмой обеспечивают безнапорный поток воды, исключающий выпадение ила в осадок. Воздушная трубка обеспечивает аэрацию, что повышает скорость окисления органической части илистой взвеси. Сточные воды поступают в почву из очагового оросителя в зону расположения корней, что обеспечивает поддержание благоприятного водного, воздушного и пищевого режимов почвы.
Система микродождевания включает те же элементы, что и система капельного орошения. Тип распылителя, подача через него расхода воды и площадь увлажнения почвы определяются исходя из требуемой доли увлажнения поверхности почвы. Содержание взвесей в воде для роторных распылителей с радиусом действия более 1 м ограничивается 1 г/л, для центробежно-винтовых с радиусом действия менее 1 м - не более 500 мг/л. Максимально допустимая крупность взвешенных частиц для первых - 1 мм, для вторых - 0,5 мм. Минерализация поливной воды не должна превышать 2 г/л. При внесении в поливную воду химмелиорантов необходимо, чтобы взвешенные частицы нерастворившихся или частично растворившихся химикатов не превышали 500мкм.
Преимуществом конструкции микродождевателя перед капельницей является больший диаметр водовыпускного отверстия и, как следствие, меньшая их засоряемость, а также большая площадь увлажнения, что позволяет уменьшить количество водовыпусков на га. Основными недостатками дождевателей является то, что дождеватель увлажняет не только почву над корневой зоной, но и в междурядьях. С учетом этого разработан комбинированный дождеватель (заявка на изобретение № 2006136439/12 от 17.10.06), включающий стойку, подводящий шланг, корпус с подвижной головкой с совмещаемыми щелевыми прорезями и снабженный мелкодисперсным распылителем (рисунки 21,22).
Рисунок 22. Комбинированный дождеватель при поливе молодого виноградника в режиме струйного дождевания
На наружной поверхности корпуса и внутренней поверхности подвижной головки выполнена винтовая резьба с шагом равным двойной ширине щелевой прорези в подвижной головке, при этом мелкодисперсный распылитель установлен на головке диаметрально щелевой прорези в головке и выше её на половину шага резьбы, а его водовыпускное отверстие направлено вертикально вверх.
Стационарная система мелкодисперсного дождевания состоит из тех же элементов, что и микродождевания, за исключением конструкции водовыпусков, которые выполняются в виде мелкодисперсных распылителей воды, установленных на высоких стойках над поверхностью растительной массы или внутри кроны деревьев. Спектр диаметра капель воды, оседающих на листовом покрове, находится в пределах от 100 до 800 мкм. Средний объемно-поверхностный диаметр капель - 300...500 мкм.
Поливная норма при проведении мелкодисперсного дождевания изменяется в пределах от 400 до 1200 л/га. Системы управления мелкодисперсным дождеванием обеспечивают возможность регулирования межполивного интервала в пределах от 0,5 до 2 час. Улучшение параметров микро- и фитоклимата, а также экономия оросительной воды достигается при использовании стационарной дождевальной установки для мелкодисперсного увлажнения листовой поверхности садовых культур (а.с. №1667740). Дождевальная установка позволяет уменьшить ожоги листовой поверхности и более экономно расходовать оросительную воду за счет увлажнения только ограниченного объема воздуха. Дождевальная установка мелкодисперсного дождевания состоит из подводящего трубопровода, мачты с основанием и установленными на мачте кольцевыми трубопроводами с распылителями. Распылители для дождевальной установки могут быть выполнены в виде щелевой насадки (пат. №2069106) с основными и дополнительными щелями, за счет которых увлажняется весь объем воздуха внутри кроны дерева.
Комплект системы синхронного импульсного дождевания рассчитан на орошение 10 га и включает в себя водозаборное сооружение, насосную станцию, узел приготовления удобрений, систему автоматизации управления поливом, ветрозащитные полосы, дороги, оросительную сеть и импульсные дождеватели. Оросительная сеть состоит из магистрального трубопровода, распределительной сети и поливных трубопроводов с дождевателями. Для повышения равномерности распределения воды по орошаемой площади и увеличения КПД дождевального аппарата предложен импульсный дождевальный аппарат гидротаранного типа (пат. №2155474).
Глава 6. Оценка экономической эффективности малообъемного орошения
Оценка экономической эффективности орошения с применением систем капельного орошения проведена на примере возделывания огурцов (по данным Волгоградского комплексного отдела ГНУ ВНИИГиМ). Используемая методика оценки эффективности инвестиционных проектов основана на разработках отечественных специалистов и на методологии оценки эффективности инвестиционных проектов UNIDO, широко применяемой в мировой практике. Рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов опираются на принципы, сложившиеся в мировой практике:
- необходимость моделирования потоков продукции, ресурсов и денежных средств;
- учет результатов анализа рынка, финансового состояния;
- определение эффекта путем сопоставления предстоящих инвестиций и будущих денежных поступлений при соблюдении требуемой нормы доходности на капитал;
- приведение предстоящих разновременных расходов и доходов к условиям их соизмеримости по экономической ценности в начальном периоде;
- учет инфляции, задержек платежей и других факторов, влияющих на ценность
используемых денежных средств;
- учет неопределенности и рисков, связанных с осуществлением проекта.
Основная задача при оценке инвестиционного проекта сводится к описанию денежного потока, который следует ожидать при его осуществлении. Для сопоставления разновременных поступлений и платежей при инвестиционных расчетах используют метод дисконтирования. Дисконтирование – приведение будущих поступлений платежей к текущей стоимости (на момент принятия решения).
Как показали расчеты, инвестиции в установку системы капельного орошения являются эффективными по всем показателям, характеризующим эффективность инвестиционных проектов. Однако значения показателей значительно варьирует в зависимости от сочетания факторов водного режима почвы и уровня минерального питания. Наибольший размер чистого дисконтированного дохода обеспечивается при внесении дозы минерального удобрения N130P50K20 и поддержании предполивного порога влажности на уровне 90% НВ. Индекс доходности инвестиций составляет 2,27 при сроке окупаемости не более 2 лет.
Прибавка чистого дохода от изменения водного режима почвы от 70 до 90% НВ при той же дозе внесения минеральных удобрений составляет от 12 до 106 тыс. руб. за счет повышения урожайности с 34 до 66 т/га.
Оценка эффективности орошения синхронным импульсным дождеванием люцерны в Республике Таджикистан (на примере Колхозобадского животноводческого комплекса). Стоимость продукции производимой хозяйством определена по закупочным ценам мяса, произведенного с использованием кормов, выращенных при орошении синхронным импульсным дождеванием. В стоимость продукции включены издержки хозяйства, связанные с получением дополнительной продукции животноводства. Пересчет цен по отношению к ценам 1984 года проведен по нормативному коэффициенту равному 109.
Накопленный отток составляет 162тыс. руб/га, в том числе 123тыс. руб/га капитальные вложения. Чистый доход (сальдо денежного потока) 95тыс. руб/га, а прибавка чистого дохода 90тыс. руб/га.
Орошение кормовых культур на склоновых землях с помощью комплекта импульсного дождевания КСИД-10 позволяет получить высокую экономическую эффективность при расчете ее по конечной продукции животноводческих хозяйств мясного направления.
Выводы
1. Малообъемные способы орошения имеют большое значение для развития орошения в стране и наиболее эффективны при поливах различных сельскохозяйственных культур на землях, где другие способы орошения практически неприменимы (склоновые земли, недостаточное обеспечение водными ресурсами, близкое залегание грунтовых вод). Общими признаками этих способов являются проведение частых поливов, близких по объемам к суммарному расходу воды полем, поддержание влажности в корнеобитаемом слое почвы в заданных пределах в течение всего вегетационного периода, значительное снижение непроизводительных затрат воды на испарение, глубинный и поверхностный сброс. Построение оросительных систем на модульном принципе позволяет решать проблемы, связанные с рельефными, гидрологическими и микроклиматическими особенностями агроландшафтов.
2. Полученные теоретические закономерности формирования контуров увлажнения при капельном орошении и микродождевании на землях с различными уклонами местности подтверждены экспериментальными данными. Теоретические исследования по определению испарения при малообъемных способах орошения позволили получить зависимости для расчета водного баланса зоны аэрации. На основе проведенных иследований определены основные параметры систем малообъемного орошения: расход водовыпусков (при капельном орошении 4-20 л/час, при микродождевании, внутрипочвенном орошении и мелкодисперсном дождевании – 15-50 л/час, при импульсном дождевании – 700-800 л/час), количество водовыпусков (60-2000 шт/га в зависимости от способа орошения), среднеклиматический гидромодуль системы - 0,8 л/с·га.
3. Разработана технология создания модульных систем малообъемного орошения, включающая анализ исходных данных по природным условиям, расчет элементов технологии поливов, выбор системы малообъемного орошения. Разработанная технология включает требования к конструкциям систем и режиму орошения в зависимости от орошаемой культуры, геоморфологических условий местности, воднофизических свойств почвы, режима орошения с учетом природно-хозяйственных условий и особенностей техники полива.
4. Расчет элементов технологий капельного и внутрипочвенного орошения, микродождевания, синхронного импульсного и мелкодисперсного дождевания проведен на основе математической модели водного баланса зоны аэрации. Для низконапорной системы капельного орошения определены гидравлические параметры оросительной сети, длясистемы мелкодисперсного дождевания определены элементы техники полива для различных зон орошаемого земледелия, для системы импульсного дождевания определены эмпирические зависимости расчета расстояний между импульсными дождевателями и поливными трубопроводами на склоновых землях. Установлены особенности технологии малообъемного орошения при возделывании различных сельскохозяйственных культур и распределения поливов на примере капельного орошения, мелкодисперсного и импульсного дождевания.
5. Разработаны новые технические средства малообъемного орошения, том числе: низконапорные водовыпуски для полива садовых, кустарниковых и овощных культур снижающие требования к очистке оросительной воды (патенты РФ №2075287 и 2200561); водовыпуск для систем микродождевания (а.с. СССР №1568945); конструкции гидромелиоративных систем, обеспечивающие применение ресурсосберегающих технологий орошения (патенты РФ № 2064030, 2215405, 2173042); низконапорная система вакуумного орошения обеспечивающая равномерную подачу воды в почву в автоматическом режиме (патенты РФ №2119743 и 2152710); система внутрипочвенного орошения сточными водами обеспечивающая внесение сточных вод в подпахотный горизонт при аэрации потока (патент РФ №2132125); устройство для комбинированного микроорошения (патент РФ №2129775); импульсный дождевальный аппарат гидротаранного действия повышающий равномерность распределения воды по орошаемой площади (патент РФ №2155474); конструкции машин для мелкодисперсного дождевания (патенты РФ №2047288, 2172583, 2173043).
6. Предлагаемые способы малообъемного орошения позволяют не только повысить их экологическую безопасность, но и существенно снизить капитальные затраты на строительство. Напоры в оросительной сети систем малообъемного орошения по сравнению с дождевальными системами уменьшаются на системах локального орошения в 2...5 раз, импульсного дождевания в 1,5...2,0 раза, мелкодисперсного дождевания на 20...30%. Оросительные нормы при малообъемном орошении составляют 2000...2500 м3/га для сухостепной зоны, что обеспечивает снижение расхода воды по сравнению с обычным дождеванием на 40...50%. Урожайность сельскохозяйственных культур увеличивается на 20...25%.
7. Оценка экономической эффективности на примере выращивания огурцов в Волгоградской области показала, что наибольший размер чистого дисконтированного дохода при планировании урожайности – 60 т/га составляет 653 тыс. руб. Индекс доходности инвестиций составляет 2,27 при сроке окупаемости до 2 лет. Прибавка чистого дохода от изменения водного режима почвы с 70 до 90% НВ при одинаковой дозе внесения минеральных удобрений составляет от 12 до 106 тыс. руб. за счет повышения урожайности с 34 до 66 т/га.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Статьи
1. Чичасов В.Я. Мелкодисперсное дождевание яровой пшеницы в Волгоградской области. /Чичасов В.Я., Храбров М.Ю.// Гидротехника и мелиорация, 1977. №4. 0,20 п. л, в том числе 0,14 лично.
2.Александров А.Д. Опыт применения мелкодисперсного дождевания сельскохозяйственных культур. /Александров А.Д., Рассолов Б.К., Чичасов В.Я., Храбров М.Ю. и др.,// ЦБНТИ, 1978. №1, 3,7п.л., в том числе 0,4 лично.
3. Чичасов В.Я. Системы мелкодисперсного дождевания. /Чичасов В.Я., Храбров М.Ю.// Сб. науч.тр. ВНИИГиМ, 1978, в.2, 0,2п.л. в том числе 0,1 лично.
4. Храбров М.Ю. Результаты исследований дождевальных насадок для мелкодисперсного дождевания. /Храбров М.Ю.// ЦНТИ, №493-78, Волгоград.1978, 0,15 п.л.
5. Храбров М.Ю. Некоторые результаты исследований аэрозольного увлажнения яровой пшеницы. /Храбров М.Ю.// Научно-техническая конференция СХИ. Волгоград, 1979. 0,1п.л.
6. Храбров М.Ю. Исследование СИД при поливе на крутых склонах. /Храбров М.Ю., Муртазин Р.М.// Научно-техническая конференция ВИСХОМ, 1979. 0,1п.л. в том числе 0,05 лично.
7. Храбров М.Ю. СИД крутых склонов в Гиссарской долине. /Храбров М.Ю., Муртазин Р.М., Митянин Н.П. и др.// Сельское хозяйство Таджикистана, Душанбе. №2, 1980. 0,15п.л., в том числе 0,06 п.л. лично.
8. Храбров М.Ю. Насадка для мелкодисперсного дождевания. /Храбров М.Ю.// Научно-техническая конференция СХИ. Волгоград, 1981.0,1 п.л.
9. Бородычев В.В. Экономическая эффективность техники мелкодисперсного дождевания. /Бородычев В.В., Храбров М.Ю. // ЦНТИ, Волгоград. Инф. листок №459-81, 1981. 0,15п.л., в том числе 0,07 лично.
10. Бородычев В.В. Мелкодисперсное дождевание в Заволжье. /Бородычев В.В., Лытов Н.М., Храбров М.Ю. // Гидротехника и мелиорация. 1982.№ 7. 0,15 п.л., в том числе 0,4 лично.
11. Бородычев В.В. Техника аэрозольного увлажнения сельскохозяйственных культур. /Бородычев В.В., Храбров М.Ю. // Волгоградский ЦНТИ. 1982. № 77. 0,15п.л., в том числе 0,1 лично.
12. Олимов Х.О. Особенности эксплуатации систем СИД на склоновых землях. /Олимов Х.О., Муртазин Р.М., Храбров М.Ю.// Сб. Науч. тр. ВНИИГиМ, 1983, 0,25п.л., в том числе 0,1 лично
13. Храбров М.Ю. Влияние схем расстановки импульсных дождевателей на эффективность СИД на землях с уклонами до 0,3. Храбров М.Ю., Муртазин Р.М. Труды ВНИИГиМ, 1986. 0,3п.л. в том числе 0,15 лично.
14. Муртазин Р.М. Эффективность различных схем расстановки импульсных дождевателей. /Муртазин Р.М., Головенко В.М., Храбров М.Ю.// Тадж.НИИНТИ, 1986. № 51-86. 0.4п.л., в том числе 0,13 лично.
15. Шейнкин Г.Ю. Синхронное импульсное дождевание на склоновых землях. /Шейнкин Г.Ю., Храбров М.Ю., Муртазин Р.М. // Гидротехника и мелиорация. 1986. №11. 0,4 п.л., в том числе 0,13п.л. лично.
16. Шейнкин Г.Ю. Опыт эксплуатации систем импульсного дождевания на склоновых землях в аридной зоне. /Шейнкин Г.Ю., Муртазин Р.М., Митянин Н.П., Храбров М.Ю.// ЦБНТИ, сер.1, вып.4, 1987. 0,3п.л., в том числе 0,1 лично.
17. Храбров М.Ю. Водосберегающая техника полива склоновых земель. Храбров М.Ю., Канардов В.И., Колесова Н.Г. Труды ВНИИГиМ. М., 1989. 0,42 п.л., в том числе 0,16 лично.
18. Шейнкин Г.Ю. Микроорошение на склоновых землях. /Шейнкин Г.Ю., Храбров М.Ю., Канардов В.И. //Садоводство и виноградарство. 1989. №6. 0,2 п.л., в том числе 0,07п.л. лично.
19. Храбров М.Ю. Микроорошение граната в предгорной зоне Таджикистана. /Храбров М.Ю., Канардов В.И., Колесова Н.Г. // Садоводство и виноградарство. 1990. №6. 0,4 п.л., в том числе 0,15 лично.
20. Храбров М.Ю. Оборудование для систем микроорошения на склоновых землях. /Храбров М.Ю., Канардов В.И., Колесова Н.Г. // Труды ВНИИГиМ. М., 1991. 0,25 п.л., в том числе 0,10 лично.
21. Шейнкин Г.Ю. Низконапорная система внутрипочвенного очагового орошения. /Шейнкин Г.Ю., Губин В.К., Храбров М.Ю.// Паспорт каталог НТД. 1992. 0,05 п.л., в том числе 0,02 лично.
22. Губер К.В. Тенденции развития техники для орошения на ближайший период. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1995, №8. 0,35 п.л., в том числе 0,1 лично.
23. Губер К.В. Гидромелиоративная система с замкнутым циклом водооборота. /Губер К.В., Храбров М.Ю., Конторович И.И., Колесова Н.Г. // Вопросы мелиорации. 1996. № 1-2., 0,47п.л., в том числе 0,12 лично.
24. Губин В.К. Новая водосберегающая технология орошения земель./Губин В.К. Храбров М.Ю., Асосков Г.Н., Канардов В.И., Колесова Н.Г.// Вопросы мелиораций. 1996. № 5-6., 0,21п.л., в том числе 0,06 лично.
25. Храбров М.Ю. Экологически безопасная технология орошения склоновых земель со сложным рельефом. /Храбров М.Ю., Канардов В.И., Колесова Н.Г.// Вопросы мелиораций. 1996. № 5-6., 0,15п.л., в том числе 0,07 лично.
26. Губер К.В. Прогноз развития систем орошения в России до 2005 г./Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1996, №6. 0,3 п.л., в том числе 0,1п.л. лично.
27. Губин В.К. Регулирование климата в теплице системой микроорошения. /Губин В.К.,
Канардов В.И., Храбров М.Ю. // Вопросы мелиораций. 1997. № 1-2., 0,21п.л., в том числе 0,07 лично.
28. Храбров М.Ю. Малообъемное орошение: районирование и классификация. /Храбров М.Ю. // Вопросы мелиораций. 1997. № 1-2, 0,32п.л.
29. Шумаков Б.Б. Гидромелиоративные системы нового поколения. / Шумаков Б.Б., Губер К.В., Храбров М.Ю. // ВНИИГиМ, 1997. 5,4п.л., в том числе 0,2 лично.
30. Храбров М.Ю. Особенности расчета распространения влаги в почве при капельном орошении. /Храбров М.Ю.// Вопросы мелиораций. 1997. 0,25п.л.
31. Храбров М.Ю. Перспективы применения малообъемного орошения в Российской Федерации. /Храбров М.Ю.// ЦБНТИ. 1997. 0,35п.л.
32. Храбров М.Ю. Районирование территории по технике и технологии малообъемного орошения. /Храбров М.Ю.// ЦБНТИ. 1997. 0,3п.л.
33. Губер К.В. Гидромелиоративные системы с замкнутым циклом водооборота. /Губер К.В., Храбров М.Ю.// Научно-практическая конференция. Волгоград.1998. 0,34п.л., в том числе 0,17 лично.
34. Храбров М.Ю. Микроорошение, как способ освоения сложных агроландшафтов. /Храбров М.Ю.// Труды НГМА. Новочеркаск. 1998. 0,31п. л
35. Губер К.В. Водосберегающая технология орошаемого земледелия. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №8, 1997. 0,38 п.л., в том числе 0,10 п.л. лично.
36. Губер К.В. Требования, предъявляемые к дождевальной технике. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №8, 1998. 0,3 п.л., в том числе 0,1 п.л. лично.
37. Khrabrov M.Yu. Resoursesaving irrigation technologies for degradation lands on the slopes. /Khrabrov M.Yu. // 2nd international conference on land degradation / Khon Kaen, Thailand, 1999. 0,4 п.л.
38. Khrabrov M.Yu. Low head drip spray irrigation system. /Khrabrov M.Yu. // 17 th congress on irrigation and drainage. Transactions / Astes. Volume – 1D. Question 48. Granada. Spain. 1999. 0,5 п.л.
39. Храбров М.Ю. Расчет распространения влаги в почве при капельном орошении. /Храбров М.Ю. // Мелиорация и водное хозяйство. 1999. №4. 0,35 п.л.
40. Храбров М.Ю. Технические средства и технологии полива сложных агроландшафтов. /Храбров М.Ю. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1999. №5. 0,4 п.л.
41. Губер К.В. Новые конструкции дождевальных аппаратов. /Губер К.В., Губин В.К., Храбров М.Ю. и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1999. №3. 0.5 п.л., в том числе 0.05 п.л. лично.
42. Храбров М.Ю. Технология малообъемного орошения./ Храбров М.Ю.// Мелиорация и водное хозяйство, 2000, №4. 0,4 п.л.
43. Губер К.В. Новые дождевальные аппараты и устройства для комбинированного орошения. /Губер К.В., Губин В.К., Храбров М.Ю. и др // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2000, №2. 0,6 п.л, в том числе 0,1 п.л. лично.
44. Khrabrov M.Yu. Resources saving irrigation technologies for degraded lands on the hills. /Khrabrov M.Yu. //19th European Regional Conference of ICID./ Brno and Pragua, Czech Republic. Proceedings, 2001, 0,3 п.л.
45. Губер К.В. Новые конструкции технических средств и технологии орошения. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2001, №4. 0,45 п.л., в том числе 0,07 п.л. лично.
46. ГуберК.В. Совершенствование технологий внутрипочвенного орошения. /ГуберК.В., Губин В.К., Храбров М.Ю. и др.// Вопросы мелиораций 2001. №3-40, 0,52п.л., в том числе 0,07 лично.
47. Khrabrov M.Yu. Micro dispersing sprinkling, as one of the ways of struggle with drought. /Khrabrov M.Yu.// International commission on irrigation and drainage (ICID), Bled, Slovenia, April 21-25, 2002, 0,15п.л.
48. Храбров М.Ю. Водный баланс при малообъемных способах орошения. /Храбров М.Ю.// Экологические проблемы мелиорации (Костяковские чтения) Международная конференция, 27-28 марта 2002. 0,1 п.л.
49. Губер К.В. Двухконсольный агрегат для мелкодисперсного дождевания. /Губер К.В., Храбров М.Ю.// Тракторы и сельскохозяйственные машины. № 10, 2002 г., 0,4 п.л., в том числе 0,2п.л. лично
50. Храбров М.Ю. Совершенствование систем микроорошения. /Храбров М.Ю.// Мелиорация и водное хозяйство. Сборник научных трудов. Новочеркасск, Выпуск 1, 2003г., 0,45 п.л.
51. Храбров М.Ю. Технология орошения при реконструкции существующих оросительных систем./Храбров М.Ю.// В кн. “Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской провинции”. М.: изд-во Современные тетради, 2003. 0,57 п.л.
52. Храбров М.Ю. Аэрозольное увлажнение. /Храбров М.Ю., Шарко А.М.// Мелиоративная энциклопедия. Том 1. М.: ФГНУ «Росинформагротех»,2003. 0,3 п.л., в том числе 0,15 лично.
53. Храбров М.Ю. Капельница. /Храбров М.Ю.// Мелиоративная энциклопедия. Том 1. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. 0,2 п.л.
54. Храбров М.Ю. Совершенствование технологии и технических средств орошения при модернизации оросительных систем. /Храбров М.Ю.// Проблемы и перспективы развития мелиорации, водного и лесного хозяйства. Сб. науч. Трудов Россельхозакадемии. – М: ВНИИА, 2004. 1,07 п.л.
55. Храбров М.Ю. Технологии малообъемного орошения. /Храбров М.Ю. // Межрегиональная конференция МКИД. Москва, Россия.2004, 0,25 п.л.
56. Губин В.К. Модернизация оросительных систем. /Губин В.К., Храбров М.Ю.// В книге «Методы и технологии комплексной мелиорации и экосистемного водопользования. Россельхозакадемия. 2006. 0,71 п.л., в том числе 0,35 лично.
57. Бородычев В.В. Системы капельного орошения овощных и плодовых культур. /Бородычев В.В., Салдаев А.М., Храбров М.Ю.// В книге «Методы и технологии комплексной мелиорации и экосистемного водопользования. Россельхозакадемия. 2006. 1,04 п.л., в том числе 0,3 лично.
58. Храбров М.Ю. Совершенствование систем внутрипочвенного орошения. /Храбров М.Ю., Ермаков А.С.// Материалы Международной научно-производственной конференции. М. Россельхозакадемия. 2006. 0,32 п.л., в том числе 0,16 лично.
59. Храбров М.Ю. Дождеватель для комбинированного орошения. /Храбров М.Ю.// //Тракторы и сельскохозяйственные машины.2007,№9. 0,2п.л.
60. Храбров М.Ю. Оценка способов малообъемного орошения. /Храбров М.Ю.// Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук.2007, №5 0,47 п.л.
61. Губин В.К. Принципиальные схемы блочно-модульных участков систем малообъёмного орошения. /Губин В.К., Храбров М.Ю., Колесова Н.Г. // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования. Том I. Материалы юбилейной международной научно-практической конференции (Костяковские чтения).М.: Изд. ВНИИА, 2007. 0,3п.л. в том числе 0,1 лично.
Патенты
1. А.с. (СССР) №1568945. /Храбров М.Ю., Канардов В.И., и др.// Микродождеватель. БИ. 1990. №21. 0,1 п.л.
2. А.с. (СССР ) №1667740./Шейнкин Г.Ю., Канардов В.И., Храбров М.Ю. и др.// Дождевальная установка БИ.1991. №29.0,1 п.л.
3. А.с. (СССР) №1732864. /Храбров М.Ю., Иванцова Т.И.// Способ мелкодисперсного дождевания однолетних сельскохозяйственных культур. БИ. 1992. №18.0,25 п.л.
4. Патент РФ № 2047288. / Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю.// Двухконсольный дождевальный агрегат. БИ №31, 1995. 0,15 п.л.
5. Патент РФ № 2064030./ Шумаков Б.Б., Губер К.В., Храбров М.Ю.// Гидромелиоративная система. БИ. 1996. №20. 0,2
6. Патент РФ № 2069106. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. // Щелевая насадка. БИ. 1996. №32. 0,1 п.л.
7. Патент РФ № 2075287./Губин В.К., Шумаков Б.Б, Храбров М.Ю. и др.// Низконапорная капельница. БИ. 1997.№8. 0,1 п.л.
8. Патент РФ №2119743./Губин В.К., Канардов В.И., Храбров М.Ю. и др.// Оросительная система. 1998. БИ № 28. 0,1 п.л.
9. Патент РФ №2132608./ Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др. //Дождевальный аппарат с переменным расходом. 1999. БИ №19. 0,1 п.л.
10. Патент РФ №2132125. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др. //Система внутрипочвенного орошения сточными водами. 1999. БИ №18. 0,1 п.л.
11. Патент РФ №2157888. /Шумаков Б.Б., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Способ мелиорации фитоклимата посевов. 1999. БИ.№4. 0,1 п.л.
12. Патент РФ №2129775. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Устройство для комбинированного микроорошения. 1999. БИ №13. 0,1 п.л.
13. Патент РФ №2155474. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Импульсный дождевальный аппарат гидротаранного действия. БИ №25, 2000. 0,15 п.л.
14. Патент РФ №2152710. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Система внутрипочвенного орошения. 2000, БИ №20. 0,1 п.л.
15. Патент РФ №2159539. /Губер К.В.,. Губин В.К., Храбров М.Ю. и др.// Способ регулирования микроклимата в теплицах. 2001, БИ №3.0,15 п.л.
16. Патент РФ № 2163066. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Дождевальный аппарат. 2001, БИ № 5. 0,1 п.л.
17. Патент РФ № 2172583. / Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Двухконсольный дождевальный агрегат. 2001, БИ №24.. 0,1 п.л.
18. Патент РФ №2173042. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Система комплексной мелиорации. 2001, БИ №25.0,15 п.л.
19. Патент РФ № 2173043. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Дождевально-опрыскивающий агрегат. 2001, БИ № 25. 0,12 п.л.
20. Патент РФ № 2184443. /Губер К.В., Лямперт Г.П., Храбров М.Ю. и др.// Дождевальный аппарат секторного действия. БИ. №19, 2002 г. 0,1 п.л.
21. Патент РФ № 2189733. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Дождеватель. БИ.№27. 2002 г. 0,1 п.л.
22. Патент РФ №2215405. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Оросительная сеть для полива склоновых земель. БИ№31. 2003. 0,1 п.л.
23. Патент РФ №2200561. /Губин В.К., Канардов В.И., Храбров М.Ю. и др.// Низконапорная капельница. БИ№1, 2004. 0,1 п.л.
24. Патент РФ № 2273698. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Способ рассоления почв. БИ. 2006.0.15 п.л.
25. Патент РФ №2284687. /Дёмкин О. В., Кизяев Б.М., Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Способ орошения минерализованной водой. Бюл. №28. 2006. 0,25 п.л.
26. Патент РФ № 2296461. /Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю. и др.// Поливной трубопровод. БИ №10.2007. 0,15 п.л.
