Дождевание

Дождевание — способ полива с.-х. культур, при котором вода разбрызгивается в виде дождя над поверхностью почвы и растениями.

По сравнению с поливами поверхностными дождевание имеет ряд преимуществ. Оно улучшает условия произрастания растений, т.к. увеличивает влажность не только почвы, но и приземного слоя воздуха, понижая их температуру, потери на испарение с поверхности почвы. При дождевании с растений смывается пыль, что усиливает их дыхание, ассимиляцию углерода, развитие и накопление органического вещества. После дождевания структура почвы менее разрушается и послеполивную обработку можно начинать раньше, благодаря чему в почве сохраняется больше влаги. Дождевание даёт возможность вместе с поливной водой вносить удобрения. Дождевание можно проводить в любое время суток и давать любые поливные нормы, начиная с самых малых (30 м3/га). Оно позволяет поддерживать оптимальную для растений влажность почвы на землях со сложным рельефом и на участках с маломощными почвами, расположенными на сильно водопроницаемых породах (песок, галечник), на которых поверхностные поливы требуют большого объёма планировочных работ или связаны со значительными потерями воды на фильтрацию. При поливе дождеванием обычно нет мелких каналов и борозд, поэтому более полно используется земельная территория и производительнее работают с.-х. машины. Иногда этот способ полива экономически менее выгоден, чем поверхностный, например при орошении большими поливными нормами (более 700 м3/га) и значительном числе поливов.

Дождевание применяют для вегетационных, освежительных, подкормочных и утеплительных поливов, провокационных поливов в борьбе с сорняками и др. Его широко используют при выращивании овощных, технических, кормовых, зерновых и плодово-ягодных культур, особенно в зоне неустойчивого увлажнения. Наиболее эффективно дождевание на фоне осенней влагозарядки почвы. В засушливые годы дождевание даёт большую прибавку урожая в нечернозёмной зоне и даже на севере (например, под Якутском). Оросительные нормы при дождевании обычно несколько ниже оросительных норм при поверхностных поливах. Поливные нормы от 30 до 600 (в благоприятных условиях до 800) м3/га; при вегетационных поливах они должны обеспечить увлажнение корнеобитаемого слоя почвы. Проводить дождевание нужно таким образом, чтобы вода равномерно распределялась по полю, не образуя луж и стока. Время наступления стока зависит от водно-физических свойств почвы, крупности капель дождя, его интенсивности (слой дождя в мм в единицу времени) и характера поступления — непрерывное и периодическое (с интервалами 1-8 мин и более). Полив хорошего качества можно получить, если диаметр капель не превышает 1,5-2 мм, а интенсивность меньше фактической проницаемости почвы. Для конкретных условий эти величины обычно определяют опытным путём.

Источниками воды для полива дождеванием могут быть реки, пруды, каналы и др. водоёмы и водотоки. Проводящая (каналы, стационарные трубопроводы) и распределительная (открытая, закрытая и комбинированная) сеть подаёт воду на поливной участок и распределяет её внутри участка, подводя к дождевальным машинам и установкам. Расположение в плане и расчёт проводящей и распределительной сети при поливе Д. имеют следующие особенности: форма поливного участка должна быть близка к прямоугольной, ширина его кратна ширине захвата дождевальной машины, а длина не менее 400-600 м; временные оросители и трубопроводы располагают параллельно один другому, расстояние между ними равно двойной длине крыла машины или радиуса разбрызгивания (с учётом площади перекрытия).

Источник: БСЭ

По сравнению с другими способами полива дождевание обладает рядом преимуществ, которые сводятся к следующему:

  • механизация процессов труда, а, следовательно, полное сочетание полива с технологией других сельскохозяйственных работ, проводимых в хозяйстве;
  • возможность получения дружных и полных всходов, укоренение и развитие растений в начальный период на всех почвах;
  • возможность загущения посевов сельскохозяйственных культур с соблюдением оптимальной площади питания и расположения рядков растений с расчетом на оптимальный режим освещения, а, следовательно, и на максимальное использование энергии тепла солнечной радиации;
  • применение на сложных рельефах и больших уклонах, а также на песчаных и слаборазвитых почвах без проведения или при минимуме планировочных работ;
  • проведение частых поливов малыми нормами с целью не только увлажнения почвы, но и улучшения микроклимата приземного слоя воздуха (освежительные поливы), а, следовательно, создания благоприятных условий для протекания физиологических процессов и накопления урожая при минимальных затратах воды;
  • благодаря обогащению кислородом, углекислотой и газообразным азотом капли дождя снабжают почву и растения дополнительным питанием;
  • точная дозировка поливной воды применительно к периодам роста и развития растений и мелиоративному состоянию земель;
  • возможность орошения сельскохозяйственных культур с одновременным внесением удобрений при подкормках и ядохимикатов при борьбе с вредителями и болезнями, а также при дефолиации листьев растений перед уборкой;
  • благодаря комплексному воздействию на почву, растение, а, следовательно, и направленному изменению водного и питательного режимов легче формировать и регулировать урожай;
  • за счет более экономного расходования поливной воды коэффициент полезного использования оросительной воды повышается на 25-30%.

Однако при больших достоинствах у дождевания имеются и некоторые недостатки, которые надо учитывать при организации полива сельскохозяйственных культур, особенно на больших массивах:

  • высокая интенсивность дождя, неравномерное увлажнение почвы при поливе в ветреную погоду и относительно низкое качество дождя, что при повышенных поливных нормах - 600 м3/га и более приводит к разрушению структуры почвы и ее уплотнению, образованию луж и появлению поверхностного стока и как следствие на больших уклонах к водной эрозии;
  • зависимость распределения дождя и равномерности увлажнения почвы от скорости и направления ветра, что при наличии понижений рельефа приводит к застою воды, неравномерному развитию растений и их полеганию. В районах, подверженных сильным ветрам, бывают простои дальнеструйных машин, то есть снижается коэффициент полезного использования их рабочего времени или заменяется круговое дождевание на секторное;
  • небольшие поливные нормы - 300-400 м3/га брутто, а, следовательно, и малая глубина промачивания почвы в сухой степи и тем более в аридной зоне, особенно на солонцеватых и бесструктурных почвах, приводят к чрезмерно большому числу поливов. Это удорожает поливы, увеличивает непроизводительные потери воды на испарение в атмосферу, нередко приводит к развитию болезней у овощных, бахчевых культур и винограда.

Несмотря на это, дождевание является перспективным способом орошения, особенно при более совершенных типах дождевальных систем и установок.

Виды дождевания

По срокам и характеру подачи воды, а, следовательно, увлажнению почвы и биологическому воздействию на полевые, овощные, чай и плодовые культуры различают три вида дождевания: обычное, импульсное, аэрозольное.

При обычном дождевании воду подают на поля в виде дождя со значительным интервалом - 6-12 суток для смягчения микроклимата приземного слоя воздуха (высокая температура, низкая относительная влажность) и создания оптимальных запасов влаги в активном слое почвы 0,5-0,6 м.

При импульсном дождевании воду подают на культуру ежедневно в период наиболее высоких дневных температур - с 13 до 15…16 ч для снижения дефицита влажности воздуха.

Аппараты импульсного дождевания работают отдельными циклами, причем каждый цикл состоит из периодов-пауз, то есть накопления воды в котле, создания максимального давления и «выстрела», или выбрасывания воды в атмосферу.

При аэрозольном дождевании вода подается, как и при импульсном, ежедневно в течение 4-5 ч (с 13 до 16…17 ч) в период высоких температур и низкой относительной влажности воздуха для орошения овощных культур и чайных плантаций. Мощные установки забирают воду из каналов или трубопроводов и под большим давлением выбрасывают ее в воздух. В зависимости от силы и направления ветра капли дождя в виде тумана распространяются на 200-300 м и более.

Стационарное дождевание

Стационарное дождевание - способ полива, при котором перемещаются только дождевальные аппараты, а другие звенья дождевальной системы (насосно-силовое оборудование, главный и распределительный трубопроводы) имеют стационарное обслуживание.

При поливе дождеванием оросительная система состоит, из водоисточника насосной станции с двигателем, водопроводящей сети каналов, гидротехнических сооружений, дождевальных машин и установок. По принципу работы системы дождевания делятся на: стационарные, полустационарные и передвижные.

На стационарных системах все элементы (т.е. насосные станции, все трубопроводы, дождевальные аппараты) устраивают постоянными. На таких системах целесообразно широко и применять автоматику, устанавливать самопогружающиеся дальнеструйные установки в специальных колодцах, откуда они под напором воды поднимаются для полива и опускаются после полива. На автоматизированных стационарных системах устанавливают короткоструйные, среднеструйные и дальноструйные машины и установки. На таких системах могут быть созданы наиболее благоприятные условия для регулирования режима почв по их влажности на основе использования тензиометров.

На стационарных системах насосная станция, водопроводящая сеть и гидротехнические сооружения имеют постоянное местонахождение (не передвигаются). Трубопроводы заложены в земле. На поверхность вводятся лишь гидранты (краны) от закрытых трубопроводов, к которым подключаются дождевальные машины и установки.

В стационарных системах все элементы, кроме дождевальных аппаратов, занимают постоянное положение. Такие системы используют в парниках и теплицах, для орошения горных склонов, высокорентабельных сельскохозяйственных культур.

Для небольших участков площадью 25-50 га при возделывании овощных культур и многолетних цитрусовых насаждений стационарные системы устраивают из труб, протянутых над землей на высоте 2,5 м с закрепленными на них короткоструйными или среднеструйными аппаратами. В тепличном хозяйстве используют стационарные дождевальные автоматические системы, которые состоят из распределительных трубопроводов с дождевальными аппаратами радиусом действия не более 2,5 м.

Полустационарное дождевание

Полустационарное дождевание - способ полива, при котором насосно-силовое оборудование, главный и распределительный трубопроводы имеют стационарное положение, а полевые – с дождевальными устройствами перемещаются.

На полустационарных дождевальных системах насосные станции, хозяйственные и участковые распределители, групповые оросители (или трубопроводы) устраивают постоянными, оросители и транспортирующие трубопроводы — временными, а дождевальные устройства — самоходными или переносными. В настоящее время именно эти системы получили наибольшее распространение. К подвижным дождевальным агрегатам и машинам относятся ДДН-70, ДДН-100, ДЦА-100М(А), «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Кубань».

На полустационарных оросительных системах насосная станция и магистральный трубопровод занимают неподвижное положение, а распределительные трубопроводы и подключаемые к ним дождевальные машины и установки перемещаются по орошаемой площади.

Полустационарные дождевальные системы получили наибольшее распространение. На этих системах насосные станции и транспортирующие трубопроводы, как правило, стационарные, а дождевальные машины и установки, дождевальные трубопроводы - передвижные.

При полустационарных дождевальных системах насосные станции, хозяйственные, участковые распределители, групповые оросители или трубопроводы устраивают постоянными, оросители и транспортирующие трубопроводы — временными, а дождевальные машины и установки — самоходными или переносными, то есть подвижными. Полустационарные системы при дождевании наиболее распространены. К подвижным дождевальным машинам и агрегатам относятся ДДН-70, ДДН-100, ДДА-100М, ДДА-100МА, «Фрегат», «Волжанка» и др.

Дождевание передвижными машинами

Дождевание передвижными машинами - способ полива, при котором перемещаются все звенья дождевальных систем.

При подвижных дождевальных системах подводящие, распределительные и транспортирующие трубопроводы устраивают из быстроразборных металлических трубопроводов. Подвижные системы при дождевании в настоящее время устраивают обычно на небольших участках (орошаемые овощные участки, культурные орошаемые пастбища и др.), где не требуется пропуска больших расходов воды. Наиболее типичной для настоящего времени подвижной системой является система орошения культурных долголетних пастбищ площадью от 150 до 300 га.

Передвижные оросительные системы применяют для полива небольших участков, расположенных вблизи водоисточников. Их оросительная сеть состоит из быстроразборных трубопроводов и передвижной насосной станции.

В передвижных дождевальных системах все элементы в процессе полива перемещаются. Например, закончив подачу воды на одной позиции, насосная станция перевозится вместе с трубопроводами на другую, где подает воду в переносные или передвижные дождевальные установки или машины.

Передвижные дождевальные машины ПДМ-2500, ПДМ-3000 применяется для искусственного орошения сельскохозяйственных угодий, в том числе сенокосов, пастбищ, пропашных культур, овощей и др.

Оросительная сеть при дождевании

Составными элементами дождевальной оросительной системы являются: источник орошения; постоянные и подвижные насосные установки; постоянная сеть каналов и трубопроводов; временная сеть каналов или быстроразборных транспортирующих трубопроводов; стационарные и подвижные дождевальные машины и установки с системой разбрызгивающих аппаратов.

Оросительная сеть при дождевании может быть открытой, закрытой и комбинированной.

Открытую сеть выполняют в виде постоянных и временных каналов или лотков, закрытую - в виде трубопроводов (стальных, чугунных, железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых).

Комбинированная сеть сочетает открытые проводящие каналы и распределительную трубчатую сеть, воду в которую подают насосные станции.

Трубчатая (закрытая) сеть включает трубопроводы: магистральный (или главный), проводящий воду от водозабора до орошаемой площади; распределительные различных порядков; поливные с гидрантами. Она может быть стационарной, передвижной и полустационарной.

Наиболее совершенна стационарная сеть, позволяющая создавать автоматизированные оросительные системы с использованием высокопроизводительной дождевальной техники. Передвижную сеть выполняют из быстроразборных трубопроводов, укладываемых по поверхности поля, что требует больших затрат ручного труда. Полустационарная сеть сочетает стационарные (обычно магистральные и распределительные) и разборные поливные трубопроводы.

По сравнению с открытой трубчатая сеть имеет следующие преимущества: высокий КПД, так как потери воды из нее незначительны; высокий КЗИ орошаемой площади; отсутствие помех для механизации полевых работ; возможность применения при сложном рельефе местности. Основные ее недостатки - потребность в большом количестве труб и значительные капитальные и эксплуатационные затраты. Схема оросительной сети на полях должна быть увязана с технологическими схемами работы конкретных дождевальных машин, конфигурацией орошаемых участков, рельефом и др. Оросительная сеть должна обеспечивать подачу воды к дождевальным машинам в соответствии с графиком поливов.

Диаметры трубчатой оросительной сети, напоры, необходимые для подачи требуемых расходов воды, определяют гидравлическими расчетами. При этом расчетные расходы воды должны быть согласованы с расходами дождевальных машин.

Избранная библиография

Монографии и брошюры

Еременко В.А. - Техника полива хлопчатника при комплексной механизации работ в хлопководстве (1960)  

Многоопорные дождевальные машины / С.Х. Гусейн-заде, Л.А. Переверзенцев, В.И. Коваленко, В.Г. Луцкий (1984) 

Снипич Ю.Ф. - Совершенствование технических средств орошения дождеванием (2007) 

Севрюгин В. - Испарение при поливе хлопчатника дождеванием (1992) 

Фокин Б.П., Носов А.К.– Современные проблемы применения многоопорных дождевальных машин (2011) 

Статьи

Бородычев В.В., Лытов М.Н. - К вопросу об организации комплексного мониторинга работы дождевальной техники в режиме реального времени (2015) 

Жарков В.А., Ангольд Е.В., Куртебаев Б.М. - Эффективность применения комбинированных поливов в условиях юга Казахстана (2016) 

Ким А.И. - Низконапорная комбинированная оросительная система для полива дождеванием и по бороздам 

Корнеев И.В. - Расчетные способы обоснования полива дождеванием без образования поверхностного стока под машинами кругового действия (2015) 

Лайко Д.В. - Анализ неисправностей широкозахватной дождевальной техники «Фрегат» в Ростовской области (2005) 

Лайко Д.В. - Анализ ресурсов основных узлов и деталей дождевальной машины «Фрегат» (2005) 

Морозов А.Н. - Районирование орошаемых земель Узбекистана по применению дождевания 

Снипич Ю.Ф. - Конструктивно-технологические схемы дождевальных машин серии ДКФ и гидравлический расчет их водопроводящих элементов (2011) 

Фартуков В.А., Землянникова М.В. - Энергонезависимая инновационная система дифференцированного полива (2015) 

Ханмагомедов С.А., Щедрин В.Ю. - Анализ современного состояния и перспективы развития дождевальной техники (2005) 

Хюбенераб Р. - История и развитие дождевальных установок (2004) 

Учебные пособия

Кондрашов В.Ф., Гаврилов Т. А. - Машины для орошения (2013) 

Криулин К.Н., Патрина М.Ю., Полетаев Ю.Б. - Орошение дождеванием (2003) 

Нормативно-методическая и справочная информация

Механизация полива: Справочник / Штепа Б.Г., Носенко В.Ф., Винникова Н.В. и др. (1990) 

Справочник по механизации орошения / Под ред. Б.Г. Штепы (1979) 

Патенты

Распределитель воды для орошения полей опрыскиванием (SU 2044) 

Устройство для искусственного дождевания полей с помощью переносного трубопровода и разбрызгивающих воду насадков (SU 6044) 

Способ распределения сточных вод на полях орошения (SU 480378) 

Система управления водоподачей в ороситель с дождевальной машиной (SU 1496718) 

Способ водораспределения на открытых оросительных системах с дождевальными машинами (SU 1521397) 

Водозаборное устройство дождевальной машины (SU 1595404) 

Дождевальная машина (RU 2460278) 

Дождевальная установка (RU 2453109) 

Дождевальный аппарат (RU 2444892) 

Дождеватель (RU 2446676) 

Способ мелиорации при комбинированном поливе сельскохозяйственных культур по бороздам и мелкодисперсным дождеванием и система для его реализации (RU 2444179) 

Способ орошения полей широкозахватными дождевальными машинами (SU 323106)