УДК 631.674.1-52
А.А.Терпигорев, инж.;
А.П.Королева, инж.;
А.И.Терпигорева, инж.

Площадь орошаемых земель в стране на начало 1985 г. состав­ляет 19,2 млн. га, из которых поверхностным способом орошается 60,2%. Как показал анализ, уровень механизации поверхностного способа полива во много раз ниже, чем при дождевании.
Из 7,0 млн. га бороздкового полива с помощью машин и механиз­мов орошается лишь 0,64 млн. га, или 9,2 % [1] . Остальная пло­щадь орошается вручную. На этой работе заняты десятки тысяч человек, при этом качество полива не отвечает агротехническим требованиям. Потери оросительной воды на поливе достигают 50 и на транспортировку от мест водозабора до хозяйств-потребителей они составляют в целом по стране 21 % общего объема поданной на орошение воды. Распределение воды по полям производится в основ­ном с помощью временных открытых оросителей с заправкой оголов­ков борозд простейшими приспособлениями. Большая трудоемкость ручного полива приводит к тому, что поливальщик вынужден сок­ращать число вегетационных поливов с 5 до 2, что снижает урожай­ность хлопчатника на 25...30 % против плановой. Применение по­ливных щитков и трубочек-сифонов несколько облегчает труд поли­вальщиков, повышает качество полива. При этом достигается неболь­шая экономия оросительной воды, незначительно повышается произ­водительность труда, а на поперечной схеме полива отпадает необ­ходимость нарезки выводных борозд, что позволяет экономить 1... 1,5 % площади поля. Однако использование имеющихся средств «ма­лой механизации» не решает проблемы комплексной механизации спо­соба полива.
В последние годы более заметными темпами совершенствуется механизация поверхностного полива. Разработана технология поли­ва гибкими шлангами, поливными машинами типа ТКП-90, ТПУ-300, АШУ, стационарными оросительными системами с поливными трубо­проводами. Ведутся работы по применению поливных лотков [2] .
На малоуклонных массивах хлопководческой зоны на землях ново­го орошения Голодной, Дкизакской и Каршинской степей внутрихозяй­ственная сеть выполнена из железобетонных лотков. Удельная протя­женность распределительной сети составляет в среднем 25 м/га.
Полив из лотков с использованием гибких шлангов в условиях Го­лодной и Каршинской степей, как показал опыт их применения, обес­печивает равномерность распределения расходов воды в борозды, зна­чительное повышение производительности труда поливальщика, сниже­ние потерь воды на фильтрацию и сброс на 8...9 % [ 3 ] .
В последнее время ведутся работы по использованию лотковых рас­пределителей не только для транспортировки воды, но и в качестве поливных устройств.
В ВНПО «Радуга» создан автоматизированный поливной лоток (АПЛ), который найдет применение как в районах нового освоения земель, так и на существующих системах на почвах средней и пониженной во­допроницаемости с уклонами 0,0005...0,003 для полива по бороздам длиной 300...400 м [4] . В настоящее время АПЛ (рис.1) проходит производственную проверку в совхозе «Советская Россия» Каршинской степи УзССР.
АПЛ состоит из однотипных поливных секций с регулируемыми водовыпусками, обеспечивающими подачу воды под прилотковой полосой непосредственно в оголовки поливных борозд. На границах поливных секций устанавливают автоматические затворы, срабатывающие через заданные промежутки времени, соответствующие выдаче поливной нор­мы. При оснащении поливного лотка комплектом дополнительного обо­рудования из него можно производить автоматизированный полив дис­кретной струей (АПДД).
Основной отличительной особенностью полива дискретной струей является то, что полив по такой технологии производится постоян­ной по величине, но прерывистой во времени поливной струей. Ве­личину поливной струи в период водоподачи устанавливают исходя из впитывающей способности почвы и продолжительности импульсов водоподачи. Такой полив повышает равномерность увлажнения почвы

Рис.1. Принципиальная схема автоматизированного поливного лотка; 1 - железобетонные лотковые блоки; 2 - руч­ной затвор; 3 - водовыпуски; 4 - программное устрой­ство; 5 - колено водовыпуска; 6 - отводящие трубы- водовыпусков; 7 - прилотковая полоса; 8 - щит авто­матического затвора; 9 - дно борозды

по длине поливных борозд, сокращает потери воды на концевые сбро­сы после добегания ее до конца поливных борозд. Равномерность рас­пределения воды по фронту полива достигается дифференцированной настройкой водовыпусков на одинаковую скорость движения воды по уплотненным и рыхлым бороздам. Эта операция проводится один раз за сезон перед началом полива, тогда как при ручном поливе она проводится перед каждым поливом.
Использование автоматизированных поливных лотков с применением совершенных технологий полива обеспечивает:
более высокую равномерность распределения поливного тока как по фронту полива, так и по длине поливного участка, в результате чего увеличивается урожайность хлопчатника от 0,2 до 0,9 т/га;
автоматизацию водораспределения, что позволит поливальщику обслужить сразу два участка, в результате чего снизить затрата труда на поливе;
снизить поверхностные сбросы, в результате чего сэкономить от 80 до 340 м3/га оросительной воды за 1 полив;
обеспечить непрерывное использование поливного тока, выделе­ние бригады как водопользователя и внедрение в ней хозрасчета.
Потери оросительной воды при поливе из автоматизированных лотков в сравнении с существующими технологиями поверхностного полива значительно ниже (табл.1).

Как видно из табл.1, общие потери воды при использовании АПЛ с дискретной струей ниже в 2,3 раза, чем при ручном поливе, в 2,2 раза в сравнении со шланговым поливом, в 2 раза - с поливом из неавтоматизированных лотков с водовыпусками против поливных борозд.
В зависимости от планировки поля, длины борозд и квалифика­ции поливальщика коэффициент равномерности распределения полив­ной нормы при ручном поливе составляет 0,4...0,6, при поливе из шлангов - 0,7...0,75 [5] , а при использовании автоматизированных лотков может быть доведен до 0,3...0,9 [3] , что позволяет значительно увеличить (до 30 %) урожай сельскохозяйственных культур. Данные хозяйственной проверки в совхозе № 10 Каршинской степи показали, что применение АПЛ с дискретной струей в 1983 г. позволило увеличить урожайность хлопчатника на 0,58 т/га в сравнении с ручным поливом, на 0,17 т/га - с поливом из шлан­гов и на 0,1 т/га - с поливом из лотковых оросителей.
Применение автоматизированных поливных лотков с поливом дис­кретной струей позволяет резко снизить затраты труда на поливе. Это снижение обеспечивается за счет оснащения их автоматическими затворами, которые срабатывает по истечении заданного времени полива.
Окончание и начало полива нового участка могут осуществляться в любое время суток без участия поливальщика. Общие затраты труда на полив составляют 18,4 чел.-ч на гектар, тогда как при ручном поливе - 59,2, шланговом - 42,9, из неавтоматизированных полив­ных лотков - 35,2, из автоматизированных поливных лотков с по­ливом постоянной струей - 19,2 чел.-ч на гектар (табл.2).

Производительность труда на поливе обычно определяется вели­чиной политой площади в единицу времени. Однако при выдаче полив­ной нормы различной величины одна и та же поливная техника имеет различную производительность. Кроме того, поливная норма может быть выдана с различной величиной КПД и равномерностью ее распре­деления. Получается, что производительность труда на поливе определяется не техникой полива, а водоподачей.

где Q - расход, управляемый одним поливальщиком, м3/ч; tm - время впитывания поливной нормы, ч; tподг - время, затраченное на подготовку участка к поливу, ч; tдб - время добегания струи до конца поливной борозды, ч .

представляет собой технологический коэффициент бороздкового полива Кmexн, характеризующий влияние на производительность труда времени подготовки техники к поливу, времени добегания воды до конца борозды и типа почв.
 
где КЗИ - коэффициент земельного использования орошаемого участка; Fбp - площадь орошаемого участка (брутто), га; Подставив (3) и (4) в (1), получим зависимость

Если обозначить произведение коэффициентов σ, формула произ­водительности труда при бороздковом поливе примет следующий вид:
П =σFбр/tm. ( 6)
Производительность труда поливальщика при существующих спосо­бах полива из лотков дана в табл.3.

Из табл.3 видно, что производительность труда при поливе из автоматизированных лотков выше, чем при ручном, более чем в 3 ра­за, из шлангов - более чем в 2 раза, из неавтоматизированных полив­ных лотков - почти в 2 раза.
Низкая производительность труда на поливе из неавтоматизирован­ных поливных лотков обусловлена необходимостью доводки поливных борозд по прилотковой полосе к водовыпускам лотка.
При поливе дискретной струей улучшается качество полива. Увели­чение производительности труда происходит за счет одновременного обсдуживания двух участков и незначительных затрат труда на под­готовку участка к поливу.
Годовой экономический эффект от применения автоматизированного поливного лотка для полива по бороздам дискретной струей (АПЛД) определен в сравнении с существующими технологиями полива по бороз­дам [σ] (табл.4).

Основную долю капиталовложений составляют затраты строитель­ство лотковой сети, которые Зависят от типа лотков и определяют­ся с учетом требуемого расхода воды в борозду, длины поливной секции, уклона местности.
Расчет длины поливных секций автоматизированного лотка ведется исходя из площади одновременного полива, равной производительности трактора. При площади 8 га и длине борозд 400 м длина поливной сек­ции равна 200 м. При величине поливных струй 0,5 л/с, подаваемых с междурядьями 0,9 м, удельный расход на длине поливной секции составляет 0,55 л/с, а головной расход секции соответственно - 110 л/с. При уклоне дна лотка 0,001 бытовая или транзитная глубина воды в лотке равна 0,35 м. Величина подпора у щита автоматического затво­ра для уклона 0,001 составит 0,2 м. Величина запаса, обеспечиваю­щего работу водовыпусков и предотвращение переполнения лотка,при­нимается 0,15 м. Необходимая глубина лотка составляет 0,7 м ( h^= 0,35 + 0,20 + 0,15 = 0,7 м). Ближайший стандартный размер лотков - ЛР-6 или ДР-8. Для использования лотков ЛР-6 длину по­ливной секции или расход поливной струи необходимо уменьшить, а для использования лотков ЛР-8 эти параметры необходимо увеличить. В определенных пределах можно варьировать величину уклона и та­ким образом определить наивыгоднейшие параметры АПЛ.
Для определения соответствующих типоразмеров лотков по номо­грамме (рис. 2) на шкале находим необходимую длину секции - 200 м (точка 1). Из точки 2 - пересечение горизонтали и графика удель­ного расхода 0,55 л/с, опустив перпендикуляр на шкалу расхода, по­лучаем его величину 110 л/с 3. По расходу для заданного уклона i = 0,001 4 определяем бытовую глубину воды в лотке 0,35 м 5 . По длине секции 1 и уклону 6 определяем величину подпо­ра 0,20 м 7 . С учетом запаса 0,15 м подпop равен 0,35 м 8 . Проводим перпендикуляр из точек 8 и 5 и получаем суммарную глу­бину воды в лотке, которая и определяет типоразмер лотка 9 .

Рис.2. Номограмма для определения размера лотка: q - удель­ный расход струи на длине поливной секции, д/с; i - уклон для поливных лотков; ЛР - типоразмер лотковых блоков

Применение автоматизированных лотков для полива по бороздам сокращает затраты на оплату труда поливальщике которые в струк­туре эксплуатационных затрат в целом по системе составляют 14,7% или 18,4 руб/га, тогда как по остальным видам полива они составляют 39.. 24%; общая величина эксплуатационных затрат снижается на 24...30 руб/га. Это снижение обеспечивается в основном за счет применения автоматизированного поливного оборудования (табл.5).
Как указано в табл.5 величина приведенных затрат за счет уве­личения затрат на амортизацию поливного оборудования в сравнении с ручным поливом увеличивается на 18 руб/га, с поливом из шлангов - на 12 и с поливом из лотковых оросителей - на 2 руб/га.
Общий годовой экономический эффект с учетом прибавки урожая хлопчатника, полученной от улучшения равномерности распределения поливного тока и экономии оросительной воды составляет в сравне­нии с ручным поливом 209 руб/га, со шланговым - 77, поливом из лотковых оросителей - 48, поливом из АПЛ с постоянной струей - 30 руб/га.
Внедрение автоматизированных поливных лотков обеспечивает эко­номию оросительной воды до 1500 м3//га за сезон, увеличение урожай­ности хлопчатника при соблюдении правильной агротехники-до 0,9 т/га, при управлении поливным током 100 л/с снижение затрат труда - в 3,8 раза.
Сокращение времени на подготовку к поливу и улучшение качест­венных его показателей определяют повышение производительности труда при применении автоматизированных поливных лотков.
Организация территории с применением поливных лотков, непрерыв­ное использование постоянного поливного тока при высокопроизводи­тельной сельскохозяйственной технике создают условия для внедре­ния в производство передовых методов хозяйствования.

Список использованной литературы

1. Сборник ЦСУ СССР «Итоги учета использования орошаемых сель­скохозяйственных угодий по союзным республикам по состоянию на 1 ноября 1984 г. М., 1984.
2. Чичасов В.Я., Изюмов В.В., Носенко В.Ф., Штокалов Д.А. Тех­ника полива сельскохозяйственных культур. М., Колос, 1970.
3. Лактаев Н.. Полив хлопчатника. М., Колос,
4. Винникова Н.Э., Пензин М.П., Терпигорев А.А. Технология и технические средства распределения воды в поливную сеть на систе­мах поверхностного орошения. Обзорная информация ЦНТИ Минводхоза СССР, вып.4 . М., Колос, 1960.
5. Научно-технический отчет НИСМГМИ № 5 502277 УДК 631.6.6263. и., 1976.
6. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений, утвержденная ГКНТ Со­вета Министров СССР, Госпланом СССР, АН СССР, Комитетом Совета Ми­нистров СССР по делам изобретений и открытий 14 февраля 1977 г. М., 1977.