Расчет системы капельного орошения

Капельный полив: как производится правильный расчет самостоятельно

Комплектация системы капельного орошения и расчет давления и другого

На сегодняшний день базовая комплектация системы капельного орошения состоит из следующих элементов:

• источника водоснабжения;
• фильтростанции;
• узла внесения и регулятор подготовки удобрений;
• магистральных трубопроводов;
• разводящих трубопроводов;
• регулятор давления;
• запорной фурнитуры;
• соединительной фурнитуры;
• данный полив (система) может дополнительно содержать узлы автоматического управления и регулятор контроля системы, регулятор расхода воды и давления.

Общая схема полива.

Фильтрационная станция является одним из важнейших элементов, из которых состоит полив. В зависимости от наличия определенных примесей в поливной воде и величины поливаемой площади, фильтрационная станция может включать дисковые, сетчатые, гидроциклонные и гравийные фильтры. Сетчатые фильтры могут устанавливаться не только с целью очистки, но и с предупредительной, после гравийного. Состоят из фильтрующего элемента в виде мелкоячеистых сеток и корпуса. Данные фильтры применяются для того, чтобы фильтровать воду при невысоком содержании неорганических частиц. В таком случае будет качественный полив.

Степень очистки воды будет зависеть от того, какие размеры ячеек фильтрующей сетки, а пропускная способность – от площади. Фильтрующий элемент при засорении промывается обратным потоком воды.

Дисковые фильтры разрабатываются для обеспечения более глубокого фильтрования. Они состоят из фильтрующего элемента в виде набора тонких плотно сжатых дисков с радиальными канавками и корпуса. Сочетают наименьшую себестоимость обслуживания и надежность. Могут использоваться для удаления органических и неорганических частиц. Чаще всего используются для получения воды из скважин. При засорении могут быть промыты обратным потоком воды.

Гравийные фильтры применяются для того, чтобы удалить органические и неорганические частицы. Песок, который применяется в качестве фильтрующего элемента, за счет своей удельной высокой фильтрационной поверхности, дает возможность удерживать большое количество взвешенных частиц. Могут использоваться при заборе воды из открытого водоема. Промывка должна производиться обратным потоком воды. Гравийно-песчаная смесь, которая засыпается, используется 2 фракций: мелкая (0,5-0,8 мм), которая засыпается сверху, и крупная (1,2-2,4 мм), засыпаемая снизу.

Гидроциклоны используются для того, чтобы разделить и удалить тяжелые частицы из воды (в частности песка). Используются для предварительной очистки в случае большого загрязнения воды тяжелыми частицами.

Расчет системы капельного орошения (методика и полив)

Расчет капельного полива.

Далее есть смысл определить потребности в воде на площадь, где будет выполняться полив, и количество оросительной трубки, чтобы обеспечить качественный полив.

Агрономия – это не точная наука, как, к примеру, математика. Несмотря на то, что в этой области на протяжении нескольких веков проводились масштабные исследования, был получен большой объем информации о влиянии орошения, удобрений на развитие растений, нельзя говорить о полном планировании и прогнозировании процессов в с/х производстве. Даже при отсутствии четкой зависимости, есть возможность, исходя из информации, которая имеется, оказывать большое влияние на урожайность с/х культур с помощью корректировки некоторых факторов. Одним из данных факторов является орошение. Когда речь идет об овощеводстве, то можно с уверенностью сказать о том, что самым эффективным сегодня является капельный полив.

После выбора на основе водных, почвенных, маркетинговых исследований набора культур, их фирмы-производителя оборудования и площади следует переходить непосредственно к расчету непосредственной самой системы (с помощью которой производится полив) с использованием следующего порядка проектирования:

1. Предварительный расчет потребления воды для того, чтобы выполнить полив.
2. Расчет необходимого количества оросительной трубки на имеющейся участок согласно схеме посадки.
3. Деление участка на блоки капельного полива (необходимо учитывать мощность насоса, длину рядов, давления, дебет скважины).
4. Подбор фильтростанции (необходимо учитывать расход по блокам воды, желаемое время, в которое будет выполнен полив участка).
5. Подбор материалов разводящих и магистральных трубопроводов, чтобы выполнялся полив.

Для начала необходимо определить максимальную ежедневную потребность в воде для проверки возможностей источника воды, выбора фильтростанции и другой фурнитуры. За максимальную оросительную ежедневную норму следует принимать 60-70 м³ на гектар. Исходя из этого и необходимо производить предварительный расчет пропускной способности фильтрующей станции. Формула следующая:

Q = (60м3 / га * S) / T, где Q – пропускная способность фильтрующей станции (м³/ч), S – площадь орошения, которая планируется (га), T – время работы системы, которое планируется в сутки (16-20 ч).

Если источник водоснабжения позволит расчетный расход воды, необходимо переходить к следующему этапу расчета. Расчет необходимого количества оросительной трубки должен вестись с учетом перечня культур, которые возделываются.

С учетом схемы посадки и возделываемой площади, для каждой культуры рассчитывается потребность в оросительной трубке: Lt = Sк * 10000 / L, где Lt – необходимость в оросительной трубке (м), Sк – площадь культуры, которая возделывается, L – расстояние между оросительными трубками.

Разбивка участка на поливочные зоны или блоки, расчет

Пример разбивки участка на поливочные зоны: 1 – интегрированные капельные линии, 2 – отдельные капельницы, 3 – микрофитинги, 4 – регулятор давления, 5 – электромагнитный клапан, 6 – трубопровод, 7 – фильтр.

В процессе разбивки участка на поливочные зоны необходимо знать, что максимальной пропускной способностью магистрального рукава LAY FLAT 4″ является значение 80 м³ /ч, а пропускная способность LAY FLAT 3″ – 40 м³ /ч. В некоторых случаях возможно повышение на 10-15% пропускной способности. Соответственно, водопотребление 1 блока капельного полива не должно быть больше, чем пропускная способность трубопроводов. Помимо гибких рукавов, в качестве отводных трубопроводов используются жесткие трубопроводы из ПНД. В связи с этим за контрольные показатели для разделения на блоки необходимо принимать значения пропускных способностей трубопроводов.

Зависимость для расчета размера поливочного блока (га):

S = (Qt * L * x) / 10 * q, где Qt – пропускная способность разводных трубопроводов (м³/ч), L – расстояние между трубками для орошения (м), x – расстояние между эмиттерами оросительной трубки (м), q – норма вылива одного эмиттера (л/ч).

Далее необходимо определить предварительное количество блоков капельного полива. Общую площадь культуры, которая возделывается, для этого надо разделить на расчетную площадь блоков и округлить в сторону увеличения. Если нет возможности разместить расчетное количество блоков капельного полива (либо если это экономически нецелесообразно), необходимо увеличить их количество.

Для того чтобы определить расход воды на гектар, необходимо пользоваться следующей зависимостью:

W = (10 * q) / L * x.

Следующим этапом будет определение геометрических размеров блоков капельного полива. Магистральные трубопроводы могут проходить через поливной блок посредине (либо со смещением), либо по границе поливного блока. В большинстве случаев более выгодно располагать разводной трубопровод посредине орошаемого блока с разводкой оросительных трубок с 2-х сторон, из-за большой стоимости трубопровода. Однако, не следует забывать о том, что у капельной ленты существует ограничение максимальной длины. В некоторых случаях экономически целесообразнее будет расположение оросительных трубок с одной стороны относительно разводных трубопроводов в случае неудобной конфигурации поля и больших затратах на магистральный трубопровод.

Второй фактор, который влияет на геометрические размеры поливного блока – техническая характеристика оросительных трубок. Есть возможность задавать 5-15% неравномерностью капельного полива. Для наиболее массовой оросительной трубки (которая имеет диаметр 16 мм, норму полива на эмиттер 1,2 л в час и расстояние между эмиттерами 0,3 м) при неравномерности 10% наибольшая длина поливной линии составит приблизительно 150 м. Таким образом, понадобится изучить технические характеристики оросительной трубки, которая предлагается.

Нюансы, которые нужно знать

Если разбивать поле на поливочные блоки, целесообразно использовать поливочные линии, которые имеют длину 70-90% от максимальной.

После того как определена длина поливочных блоков, нужно рассчитать длину магистрального трубопровода.

Не следует допускать выращивания разных культур в одном блоке, особенно с разными нормами полива. В случае, если возникнет подобная необходимость, понадобится использовать соединительные фитинги с кранами. Не допускается использовать различные схемы посадки с разных сторон разводного трубопровода.

После того как будут определены размеры и количество поливочных блоков, необходимо уточнить расход воды на каждый из поливочных блоков (м³ /ч):

Wi = W * Sб, где Wi – расход воды одного поливочного блока, W – расход воды на гектар схемы посадки, которая используется, Sб – площадь одного поливочного блока.

Расчет магистрального трубопровода

Зависимость расхода воды от давления.

В каком порядке происходит расчет трубопровода:

• определяется диаметр трубопроводов по скорости потока и расходу воды для каждого участка;
• по участкам определяются потери напора;
• определяется максимальная возможная потеря напора;
• определение входного минимального давления;
• сравниваются потребности системы с возможностями источника водоснабжения.

Методика проведения кислования трубки для полива:

• определение количества воды под необходимое количество кислоты;
• определение производительности трубки орошения в зависимости от рабочего давления;
• определение рабочего давления в трубе для достижения необходимой производительности;
• подготовка маточного раствора;
• настройка в системе расчетного давления;
• проведение кислования согласно методу, который содержится далее.

Другой метод:

• определение расхода воды на оросительные блоки;
• определение по времени кислования и расходу воды необходимого количества кислоты;
• подготовка маточного раствора для системы капельного полива;
• закачка данного раствора в системы на протяжении 30 минут;
• промывка системы капельного полива на протяжении 30 минут.

Гидравлический расчет сети провода воды заключается в определении диаметра трубопровода по известному водному расходу и потерь напора на всех участках, определения наименьшего давления на входе системы.

Диаметр трубопровода (D) определяется по формуле (м):

D = 1,13 корень кв. (Wi / 3600 * V), где 1,13 – коэффициент, который получается при переходе от живого поточного сечения к диаметру трубопровода, Wi – расчетный поток воды, который протекает по данному участку трубопроводов (м³ /ч), V – экономически целесообразная скорость водного движения в трубопроводах (0,9-1,9 м/с).

Фактические значения диаметров труб, которые получены, необходимо округлить до ближайшего стандартного большего значения. После того как будет определен диаметр трубопровода, необходимо определить фактическую скорость водного движения в нем (Vf, м/с):

Vt = Wi / w, где w – площадь живого сечения трубопроводов (м²), Df – принятый диаметр трубопроводов (м).

hn – потери давления (м) – приблизительно 0,1 бар – определяются по следующей формуле:

hn = A * Lt * b * Wi2, где A – удельное сопротивление труб (с/м²), Lt – расчетная длина трубопроводов (м), b – поправочный коэффициент.