Выбор параметров поливного трубопровода с равномерной раздачей воды по его длине
УДК 631.347.1:631.674.1
В.И.Максимов, канд.техн.наук;
Б.А. Аверин, инж.
В нашей стране поверхностными способами поливается более половины орошаемых земель. Уровень механизации этих способов полива крайне низок и составляет около 6%. За последние годы различными научными и проектными организациями разработано несколько типов машин для осуществления поверхностных способов полива, но используются лишь некоторые из них. Наиболее прогрессивными являются шланговые поливные машины, жесткие и полужесткие поливные трубопроводы.
Разнообразие природно-климатических условий нашей страны требует различных режимов орошения. Поэтому при разработке поливных трубопроводов часто возникают затруднения в выборе их параметров.
К основным параметрам поливного трубопровода относятся длина, диаметр и расстояние между водовыпусками. Эти параметры зависят от величины распределяемого расхода, междурядья и расхода воды, подаваемого в борозду.
Для определения размеров поливных трубопроводов по результатам гидравлических расчетов [3] составлена номограмма (рис.1), в основу построения которой положена методика С.Х. Гусейн-Заде [2] .
Рис.1. Номограмма для определения параметров поливного трубопровода
Ширина междурядий, длина и диаметр трубопровода представлены графиками в виде прямых линий в соответствующих координатах и квадрантах номограммы. Расход воды в борозды назначается в зависимости от природно-климатической зоны орошения. Величина путевого расхода (qn, распределяемого трубопроводом по фронту полива, определяется по известной зависимости
где qn - расход воды, подаваемый в борозды, л/с; lм - ширина междурядий, м.
Величина распределяемого расхода регламентируется мощностью привода насоса. При поверхностном поливе необходим напор воды в трубопроводе не более 7,0 м. Потребная мощность двигателя при этом составляет около 25 кВт. Зная общий расход, расход воды, подаваемый в борозду, и ширину междурядья, можно определить длину поливного трубопровода.
где Q - распределяемый расход, л/с.
Для обеспечения необходимого расхода воды, подаваемого в борозды, полив ведется короткими рабочими участками длиной от 80 до 150 м, то есть полная длина (около 400 м) шланговых машин и разборных трубопроводов в практике орошения не используется. Поэтому наибольшую длину разрабатываемых трубопроводов целесообразно принимать не более 150 м, так как с удалением рабочих участков от начала трубопровода объем распределяемой воды резко снижается. Так, например, при поливе рабочими участками 100-метровой длины трубопровода фирмы Finieу·Moody с постоянным режимом работы насосной станции установлено, что расход воды, распределяемый первым рабочим участком, достигает 190 л/с, вторым - 130, третьим - 90, четвертым - 34 л/с.
Расход воды, подаваемой в борозды, зависит от свойств почвы, длины поливного гона, уклона поверхности участка и др.условий. Длина же трубопровода зависит от подаваемого расхода. С увеличением расхода воды, подаваемого в борозды, длина трубопровода уменьшается, а на почвах, допускающих малые расходы, увеличивается.
В зависимости от почвенно-климатических условий зон страны рекомендуется следующая длина поливных трубопроводов: для Закавказских республик - 50 м, районов Поволжья и Северного Кавказа - 100, для Среднеазиатских республик - 150 м.
Длина трубопровода должна обеспечить распределение всей воды, подаваемой насосной станцией.
Исходя из наибольшей допустимой скорости движения воды в головной части трубопровода, диаметр трубопровода определяется по зависимости
где Д - внутренний диаметр трубопровода, м; υmax - наибольшая скорость движения воды в начале трубопровода, м/с.
Сурин В.А. рекомендует для закрытых оросительных систем из асбестоцементных труб типа Шарова-Шейнкина скорость движения воды принимать до 3,5 м/с [5] , а для сети из стальных трубопроводов Гусейн-Заде С.Х. рекомендует скорости движения воды более высокие [2] . Поливные трубопроводы должны обладать достаточной транспортирующей способностью, которая характеризуется гидравлической крупностью ω и определяется экспериментально [3] по формуле
где q - ускорение свободного падения, м/с2; d - диаметр твердой частицы, м; γ - удельный вес воды, Н/м3; γ1- удельный вес твердой частицы, Н/м3:
Использование в конструкции поливных трубопроводов дроссельных водовыпусков позволило рекомендовать скорость движения потока воды в начале алюминиевого трубопровода до 4,5 м/c. В поливных трубопроводах IIT-250 и ППА-165у, имеющих соответственно диаметры 250 и 300 мм, при одном и том же распределяемом расходе воды (до 150 л/с) скорость ее движения ниже 4,5 м/с и они подвержены заилению. Не наблюдается отложение взвешенных частиц грунта в трубопроводе диаметром 220 мм, и он является наиболее оптимальным, хотя потери напора в нем наиболее высокие.
При орошении по полосам распределяются более высокие расходы, скорость потока в начале трубопровода может составлять до 8 м/с.
Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
- При равномерной раздаче воды вдоль трубопровода его длина должна быть в пределах 50... 150 м.
- Диаметр поливных трубопроводов назначается исходя из гидравлических показателей, транспортирующей способности и условий прочности.
Список использованной литературы
- Анисимов В.А., Губер К.В., Зюликов Г.М., Маслов B.C. и др. Справочник мелиоратора. М., Россельхозиздат, 1976.
- Гусейн-3аде С.Х. Основные вопросы по созданию машин для полива с.-х. культур. - В сб.: Материалы Всесоюзного семинара по прогрессивной технике полива. АзерНЕШР, 1963.
- Киселев П.К. Справочник по гидравлическим расчетам. М., Энергия, 1972.
- Лактаев И.Т. Полив хлопчатника. М., Колос, 1978.
- Сурин В.А. Усовершенствование техники полива при помощи трубчатой оросительной сети в условиях Таджикской ССР. - В кн.: Техника полива с.-х.культур. М., 1972.
- Чичасов В.И., Изюмов В.В., Носенко В.Ф., Штоколов Д.А. Техника полива с.х. культур. М,, Колос, 1970.