Расчет потребности воды на используемую площадь и длина трубопроводов капельной системы

Наука о сельскохозяйственном выращивании растений не является абсолютно точной как, например, физика. Хотя на протяжении многих тысячелетий в этой области, накоплен громадный опыт и получены многие тома знаний о благоприятном воздействии качественного полива, применения подкормки для улучшения роста растений, тем не менее, трудно предполагать влияние всех процессов в сельскохозяйственном производстве. Но, не смотря на отсутствие прямых зависимостей, возможно, используя накопленные знания, влиять на рост и количество урожая сельскохозяйственных насаждений, изменяя необходимые факторы, косвенно влияющие на развитие растений. Одним из факторов является своевременное снабжение растений водой. В овощеводстве, самым распространенным методом орошения является капельный полив сельскохозяйственной, территории.

Прежде чем начать расчеты следует предпринять маркетинговый анализ предполагаемых для использования культур. Провести анализ почвы и состав воды. И выбрав производителя и параметры комплекса для орошения приступить к расчету характеристик самого оборудования. Для полного понимания необходимых операций следует провести следующие исследования:

- Рассчитать количество требуемой воды для обеспечения нужных сельскохозяйственных площадей;

- Расчет длины поливочной трубки, согласно запланированной схеме посадки;

- Разделения площади посадки на поливочные сегменты, в зависимости величины посаженных рядов, способности обеспечения нужного давления насосом, возможности обеспечения водой скважины;

- Комплектация нужной конфигурации фильтрующей станции, возможность своевременной очистки нужных объемов воды в зависимости от времени полива;

- Расчет длины и пропускной способности магистрального трубопровода и второстепенных, соединительных труб.

Вначале следует определить объем необходимого количества воды для определения возможностей обеспечения требуемыми объемами доступного водоема, нужного состава фильтров на очистной станции и количества сопутствующих элементов. Южные районы Украины потребляют за сутки, в норме, 60-70 кубических метров воды на гектар сельхозугодий. Согласно этим данным следует рассчитать возможность обеспечения водой фильтрующей станции, по формуле:

Учитывая что: О – скорость очистки воды фильтрующей станцией, м³ /ч;

S – Расчетная площадь полива требуемого участка, га;

Т – расчетное время поливочного периода комплекса в сутки, 16-20 часов;

Если водоем способен обеспечить нужным количеством воды, то нужно перейти к следующим пунктам расчета планируемой системы. Нужная длина трубок для орошения зависит от планируемых для посадки видов растений. Для каждого вида растений рассчитывается длина необходимой трубки, нужно учитывать так же площадь сельхозугодий и порядок высадки каждого растения.

В формуле участвуют:

Lt – длина трубки орошения, берется в метрах;

Sк – площадь посаженных сельскохозяйственных культур;

L – Ширина рядов между трубками, согласно схеме посадки;

При планировании разбивки участка на поливочные фрагменты следует знать, что разводной рукав “ LFT 3” способен обеспечить водой в количестве восьмидесяти метров кубических в час, а рукав “ LFT 4” – в количестве 40 м³/час. При желании можно повысить пропускную способность на 15 процентов, но не более. Отсюда следует вывод, что один орошаемый блок не должен превышать максимальной возможности разводящего трубопровода. Так как в разводящем водопроводе применяются не только гибкие шланги, но и трубы фиксированной длины, то за основные параметры для деления на участки следует брать следующие данные.

Площадь одного участка для полива рассчитывается из поперечного сечения разводящей трубы и количества посаженных культур.

Примерный расчет:

Данный расчет применяется, если у вас посажены томаты.

Ширина гряды между орошающими трубками 1.8 метров.

Разводные трубы использованы “LFT 4”.

Эмиттеры расположены на 0.3 метра друг от друга.

Каждый эмиттер использует 1.4 литра в час.

Расчет величины поливочного сегмента, где:

Qt – скорость пропускания воды разводящим трубопроводом, м³ /ч;

L – Ширина гряды между поливочными трубками;

X – расстояние на котором расположены капельницы, метров;

Q – Расход воды одной капельницы, литров в час.

Отсюда можно определить величину поливочного участка.

После этого следует запланировать количество поливочных участков. Для такого расчета следует общий размер посаженного участка поделить на площадь поливочного фрагмента, и округлить полученный результат в большую сторону. Если поместить полученное количество блоков невозможно, либо это не выгодно с точки зрения экономики, следует увеличить количество блоков.

Следующий шаг в расчете – определение формы поливочного блока, и расположение трубопроводов. Разводные трубы могут располагаться на одном поливочном участке по центру, могут на одинаковых расстояниях от центра, либо располагаются по краям участка. Стоимость труб, особенно больших диаметров значительно дороже. Поэтому экономически целесообразнее проводить разводные трубы на середине поливочного участка, с расположением поливочных трубок с капельницами, симметрично с разных сторон. Это потребует меньшее количество фрагментов труб. Но бывают поля с необычной конфигурации, не прямоугольной формы, при этом случае располагайте поливочные капельницы с одной стороны от магистрального трубопровода.

Еще один показатель, от которого зависит форма поливочного сектора – это технические параметры поливочной трубки. Возможно, допускать неравномерность орошения от 5 до 15 процентов. Используемой на Украине поливочной трубки, наиболее распространенной у сельхозпроизводителей, диаметром 16 миллиметров, требуется по длине - 150 метров. С нормой полива на один эмиттер 1.4 литра в час и расстоянием между капельницами 0.3 метра. Из примера видно, что надо, досконально знать параметры используемой поливочной трубки.

Размещая на поле несколько поливочных блоков, следует учесть, что экономически выгоднее определять длину разводной трубы, чуть меньше длины участка, примерно 1/7 от размера участка. Общую длину разводящей трубы берут из формулы деления площади орошаемого сегмента на ширину участка. Не следует выращивать на одном поливочном сегменте, разные сорта и виды сельскохозяйственных культур, так как у разных видов растений разная потребность в воде, и неодинаковые нормы расхода удобрений. При вынужденной необходимости такого разнообразия следует использовать соединения труб с переключающими кранами. По тем же причинам не следует высаживать, растения разных культур, при центрированном расположении одной разводящей трубы.

Расход воды на один поливочный сектор

Определив количество планируемых поливочных участков, и рассчитав их площадь, следует уточнить, объем воды расходуемый на орошение каждого участка.

Для этого используем следующие данные:

Wi – потребность в расходе воды растениями на одним определенном участке;

W – Общий расход воды на гектар поля, согласно нормам высадки растений;

Sб – размер индивидуального поливочного участка.

Составим зависимость времени и расход полива участка, от конкретного вида растений, для расчета схемы, Для этого, норму полива каждого вида растений (60-70 м³ /гектар) разделим на требуемое количество воды, на гектар участка (м³ /га в ч) и получаем максимальное время орошения каждого поливочного блока. Для выбранной в примере культуры растения (томатов), требуется на гектар площади посадок 26 метров кубических, а поливать их следует не более трех часов. Для удобства дальнейших расчетов, составьте таблицу с количеством орошаемых сегментов и временем их полива за сутки.

Комплектация фильтрующей станции

Для правильной комплектации фильтрующей станции следует проанализировать доступные вам источники воды (природный водоем либо пробуренная искусственная скважина), так же определить количество посторонних включений и какие типы фракции присутствуют. Так же следует знать, какое количество воды в час потребуется для полива запланированных площадей сельхозугодий, производительность насоса, и сколько потребителей будет обеспечивать насосная станция. Проведите анализ химического состава воды в источнике, определите присутствие органических и минеральных примесей, для определения пригодности источника. Все это понадобится для правильной комплектации фильтрующих элементов. Если ваш источник воды имеет природное происхождение, например пруд, то обязательно следует включить в комплектацию песчано-гравийный фильтр для отсева биологического мусора. Для исключения присутствующего в пруду песка и мелких неорганических частиц необходим гидроциклонный фильтр. Для полной очистки состава воды из природного источника, фильтрующая станция должна помимо гравийного фильтра, иметь в составе сетчатые фильтры либо дисковые. При заборе воды из скважины, как правило, обходятся сетчатым фильтрующим элементом. Проанализировав состав воды, исходя из наличия мусора в воде, начинают комплектовать фильтрующую станцию фильтрами, рассчитывать их количество.

Для определения скорости работы фильтрующей станции (фильтростанция должна производить очистку всей требуемой для полива воды), уточните производительность насоса и количество потребителей воды. Вполне может случиться, что насос будет обеспечивать не только оросительный комплекс. Может быть и обратная ситуация, если производительность насосной станции на много превышает сельскохозяйственные потребности, тогда стоимость работы насосной станции не окупит включение в комплектацию дополнительных фильтров глубокой очистки. Требуемая пропускная способность фильтрующего комплекса должна быть экономически выгодна для сельхозпроизводителя. Согласно пропускной способности выберите тип фильтров и их требуемую производительность. Включите так же узел внесения удобрений, состоящий из емкости, задвижки, и инжектора. Рабочие параметры инжектора должны находиться на уровне 0.5-1.

Требуемые параметры магистральных водопроводов

Технические характеристики магистрального трубопровода исходят из количества требуемой для потребления воды, и расхода давления в трубопроводе на всех ее потребителях. Следует знать минимальный напор давления на входе трубопровода “br”.

В расчет формулы входят следующие показатели:

Wi – скорость потока воды протекающий по определенному участку трубы (м3/ч);

V – Константа, определяемая техническими характеристиками системы, и выражает экономически выгодную скорость движения потока воды (0.9-1.9 м/с).

Требуемые фактические диаметры поперечного сечения труб сокращаем к стандартным показателям диаметров, в сторону увеличения, так как не удастся найти трубу со специфическими параметрами. Требуемый поток воды находится в зависимости от диаметра трубопровода по коэффициенту 1,13.

Определившись с диаметром трубы, определите реальную скорость протекания воды в трубопроводе (Vf м/с).

W – действительная площадь окружности сечения трубы;

Df – фактический диаметр водопровода.