Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована в сельскохозяйственных гидротехнических мелиорациях для внутрипочвенного орошения овощных культур. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур, включающая увлажнители из непористых трубок, уложенные на нижнюю полиэтиленовую пленку в виде желоба и прикрытые верхней полиэтиленовой пленкой равной ширины, образующие боковые щели для выхода воды, при этом увлажнители выполнены из перфорированных трубок диаметром 0,03-0,04 м, которые уложены на глубину 0,35-0,40 м; полиэтиленовые пленки представляют собой две параллельные ленты, смыкающиеся сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,90 м; ширина верхней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,30-0,35 м; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки возрастает обратно пропорционально к снижению расстояний между увлажнителями при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным. Для супесчаных почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,80-0,90 м, расстояние между увлажнителями равно 1,20-1,40 м. Для легкосуглинистых почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,60-0,70 м, расстояние между увлажнителями равно 1,50-1,70 м. Для тяжелосуглинистых ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,50 м, расстояние между увлажнителями равно 1,80-2,0 м. Технический результат - максимальное снижение потерь оросительной воды ниже корневой зоны овощных культур при равномерном увлажнении почвы между увлажнителями.

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована в сельскохозяйственных гидротехнических мелиорациях для внутрипочвенного орошения овощных культур.

Известно устройство внутрипочвенного орошения, включающее желоб с водонепроницаемыми стенками и уложенный в нем увлажнитель, при этом с целью повышения эксплуатационной надежности желоб выполнен с дополнительной полостью в виде вертикальной щели в грунте, примыкающей ко дну желоба, при этом щель имеет водонепроницаемые стенки и заполнена фильтрующим материалом, слой которого превышает глубину щели и покрывает дно желоба, а увлажнитель уложен на дне щели на фильтрующую подушку. (Авторское свидетельство 1501983, опубл. 23.08.1989).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится сложность изготовления и полное разрушение желоба с фильтрующим материалом при проходе сельскохозяйственной техники, что нарушает сохранность конструкции.

Известна система подпочвенного орошения, включающая распределительно-увлажнительную сеть с запорно-регулирующими элементами, при этом с целью упрощения конструкции и снижения ее стоимости, запорно-регулирующий элемент выполнен в виде трубчатого сопротивления W-образной формы, в нижних и верхних изгибах которых выполнены, соответственно, водовыпускные и воздуховыпускное отверстия. (Авторское свидетельство 738556, опубл. 05.06.1980).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится отсутствие защиты увлажнителей от фильтрации воды в нижележащие почвенные горизонты.

Известен способ подпочвенного орошения, основанный на подаче воды из перфорированных увлажнителей разного диаметра, расположенных в корневой зоне почвенного слоя на разных уровнях. (Авторское свидетельство 1639522, опубл. 07.04.1991).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится отсутствие защиты увлажнителей от фильтрации оросительной воды ниже корневой зоны и сложность конструкции из-за большого количества увлажнителей, разного диаметра.

Известно устройство для локального внутрипочвенного орошения одиночных растений, включающее увлажнитель в виде стакана с охваченным гидрофильным материалом перфорированным участком и автономный источник водоснабжения в виде сосуда с узким горлом и заглушкой, снабженной щелью. (Патент РФ 2214088, опубл. 20.10.2003).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится отсутствие защиты увлажнителей от фильтрации воды в нижележащие почвенные горизонты, а также невозможность применения при выращивании овощных культур в промышленных объемах, так как известное техническое решение применимо лишь для локального внутрипочвенного орошения одиночных растений.

Известно устройство для подпочвенного орошения, включающее перфорированный трубопровод и увлажнитель из гидрофильной ткани, при этом трубопровод выполнен гибким, а увлажнитель выполнен в виде рукава, охватывающего перфорированный трубопровод, причем внутри трубопровода установлен стержень из пластичного материала. (Патент РФ 2205534, опубл. 10.06.2003).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится отсутствие противофильтрационного экрана, что приводит к значительной фильтрации оросительной воды в нижележащие почвенные горизонты и ее перерасход.

Известна укладка увлажнителей для внутрипочвенного орошения на глубину 0,45-0,50 м для предотвращения их повреждения сельскохозяйственными орудиями и машинами при механизированной обработке полей. Наиболее эффективное расстояние между увлажнителями на среднесуглинистых и глинистых почвах для культур сплошного сева (овощные, кормовые) 1,25-2,0 м. (М.С. Григоров Внутрипочвенное орошение М.: Колос, 1983, стр.26., стр.29).

К причинам, препятствующим достижению поставленного технического результата относится глубина укладки увлажнителя 0,45-0,50 м, вызывающая вытягивание контура увлажнения до глубины 1,0-1,10 м, вполне допустимое для кормовых культур, имеющих развитую на эту глубину корневую систему, и совершенно недопустимое для овощных культур, как вызывающее значительную фильтрацию оросительной воды ниже их корневой зоны 0,4-0,5 м, а также очень широкий диапазон изменения расстояний между увлажнителями, являющихся одним из основных критериев, определяющих стоимость систем внутрипочвенного орошения. (Современные перспективные водосберегающие способы полива в Нижнем Поволжье: монография/ М.С. Григоров, А.С. Овчинников, Е.П. Боровой, А.Д. Ахмедов - с.122-123).

За прототип выбрана конструкция системы увлажнителей из непористых трубок, которые укладываются на полиэтиленовую пленку в виде желоба, а сверху прикрываются другой пленкой равной ширины. Вода из увлажнителя поступает в почву из боковых щелей между верхней и нижней пленками, в результате чего достигается равномерность увлажнения почвы по длине увлажнителя. Нижняя пленка предотвращает фильтрацию в нижележащие горизонты, а верхняя предохраняет увлажнитель от заиления. (М.С. Григоров Внутрипочвенное орошение М.: Колос, 1983, с.25).

Недостатками известного технического решения являются укладка пленки сверху и снизу одинаковой ширины, что приводит к большому расходу оросительной воды на фильтрационные потери и перерасход влаги для обеспечения равномерного увлажнения почвы между увлажнителями.

Задача - создание конструкции увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур.

Технический результат - максимальное снижение потерь оросительной воды ниже корневой зоны овощных культур при равномерном увлажнении почвы между увлажнителями.

Технический результат достигается конструкцией увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур, включающая увлажнители из непористых трубок, уложенные на нижнюю полиэтиленовую пленку в виде желоба и прикрытые верхней полиэтиленовой пленкой равной ширины, образующие боковые щели для выхода воды, при этом увлажнители выполнены из перфорированных трубок диаметром 0,03-0,04 м, которые уложены на глубину 0,35-0,40 м; полиэтиленовые пленки представляют собой две параллельные ленты, смыкающиеся сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,90 м; ширина верхней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,30-0,35 м; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки возрастает обратно пропорционально к снижению расстояний между увлажнителями при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным. Для супесчаных почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,80-0,90 м, расстояние между увлажнителями равно 1,20-1,40 м. Для легкосуглинистых почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,60-0,70 м, расстояние между увлажнителями равно 1,50-1,70 м. Для тяжелосуглинистых почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,50 м, расстояние между увлажнителями равно 1,80-2,0 м.

Существенными отличительными признаками заявляемой полезной модели являются:

- выполнение увлажнителей из перфорированных трубок диаметром 0,03-0,04 м,

- расположение увлажнителей на глубине 0,35-0,40 м;

- полиэтиленовые пленки представляют собой две параллельные ленты, смыкающиеся сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей;

- ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,90 м;

- ширина верхней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,30-0,3 5 м;

- ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки возрастает обратно пропорционально к снижению расстояний между увлажнителями при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным.

Выполнение увлажнителей из перфорированных трубок диаметром 0,03-0,04 м достаточно и необходимо для обеспечения подачи расчетных значений поливных норм. Снижение диаметра увлажнителей ниже 0,3 м резко снизит расход труб, что приведет к значительному увеличению продолжительности полива, которое в конечном итоге приведет к нарушению требуемых режимов орошения овощных культур при внутрипочвенном поливе.

В свою очередь, увеличение диаметра увлажнителей свыше 0,4 м при повышенном напоре может разрушить контакт при смыкании верхней и нижней лент полиэтиленовой пленки, что приведет к размыву верхнего горизонта почвы над увлажнителем с последующим вымыванием овощных культур в месте размыва, заилением увлажнителей и выходом сети из режима эксплуатации на этом участке.

Укладка увлажнителей на глубину 0,35-0,40 м не является опасным для их повреждения сельскохозяйственными орудиями и машинами при механизированной обработке полей в условиях современной замены проведения вспашки на более эффективную обработку полей дисковыми боронами и плоскорезами.

Ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки 0,40-0,90 м (при неизменной ширине верхней ленты полиэтиленовой пленки 0,30-0,35 м) при внутрипочвенном орошении овощных культур выбрана экспериментально для определения оптимальных расстояний между увлажнителями для равномерного увлажнения корневой зоны растений при изменении гранулометрического состава почв.

Ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки возрастает обратно пропорционально к снижению расстояний между увлажнителями при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным, так как экспериментально установлено (Техника и технология возделывания сельскохозяйственных культур при капельном и внутрипочвенном орошении / А.Д. Ахмедов, Е.А. Ходяков, Е.П. Боровой, М.В. Мазепа. - Волгоград: ИПК ФГОУ ВПО ВГСХА «Нива», 2008. - с.36), что при наличии противофильтрационного экрана оросительная вода из внутрипочвенных увлажнителей на тяжелых почвах даже при небольших напорах (0,2-0,3 м) перемещается по капиллярам не только вертикально вверх, но и горизонтально в стороны на ширину экрана и более.

На супесчаных почвах, характеризующихся снижением содержания физической глины (частиц диаметром менее 0,01 мм) при возрастании содержания песчаных частиц диаметром 0,05-1,00 мм, зона перемещения влаги горизонтально в стороны значительно сокращается из-за резкого снижения капиллярных связей. Поэтому на супесчаных почвах увлажнители нужно укладывать чаще, чем на тяжелосуглинистых почвах. Соответствующее возрастание ширины противофильтрационного экрана компенсирует снижение распространения оросительной воды из увлажнителей в горизонтальном направлении при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным.

Уменьшение расстояний между увлажнителями менее 1,2 м на супесчаных почвах не имеет смысла, поскольку в этом случае существенно возрастет стоимость самой системы внутрипочвенного орошения, что сделает дальнейшее ее использование нерентабельным. Увеличение расстояний между увлажнителями более 2,0 м на тяжелосуглинистых почвах тоже нецелесообразно из-за нарушения равномерности между увлажнителями.

Из проведенного патентного поиска не было выявлено технического решения, совокупность существенных признаков которого совпадает с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, что соответствует критерию «новизна».

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена пространственная модель внутрипочвенного увлажнителя.

На фиг.2 изображен типовой элемент конструкции увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур.

Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур состоит из перфорированных увлажнителей 1, диаметром Д, равным 0,03-0,04 м, уложенных на глубину Н, равную 0,35-0,40 м, в желоба в виде ленты из полиэтиленовой пленки 2, шириной А, равной 0,40-0,90 м по всей длине увлажнителя 1. Увлажнители 1 прикрыты верхней пленкой 3 шириной В, равной 0,30-0,35 м. Расстояние между увлажнителями С равно 1,2-2,0 м, в зависимости от гранулометрического состава почвы.

Пример конкретного выполнения 1.

Перфорированные увлажнители диаметром 0,03 м укладывают на глубину 0,35 м на ленту из полиэтиленовой пленки в виде желоба по всей длине увлажнителя и прикрывают сверху лентой из полиэтиленовой пленки, шириной 0,30 м, которые смыкаются сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей. Для супесчаных почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,8 м, расстояние между увлажнителями равно 1,4 м. Для легкосуглинистых почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,6 м, расстояние между увлажнителями равно 1,7 м. Для тяжелосуглинистых почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,4 м, расстояние между увлажнителями равно 2,0 м

Пример конкретного выполнения 2

Перфорированные увлажнители диаметром 0,04 м укладывают на глубину 0,40 м на ленту из полиэтиленовой пленки в виде желоба по всей длине увлажнителя и прикрывают сверху лентой из полиэтиленовой пленки, шириной 0,35 м, которые смыкаются сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей. Для супесчаных почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,9 м, расстояние между увлажнителями равно 1,2 м. Для легкосуглинистых почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,7 м, расстояние между увлажнителями равно 1,5 м. Для тяжелосуглинистых почв ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,5 м, расстояние между увлажнителями равно 1,8 м.

Заявляемое техническое решение в виде конструкции увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур может быть воспроизведено промышленным способом, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Заявленное техническое решение в виде конструкции увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур обеспечивает максимальное снижение потерь оросительной воды ниже корневой зоны овощных культур при равномерном увлажнении почвы между увлажнителями.

1. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур, включающая увлажнители из непористых трубок, уложенные на нижнюю полиэтиленовую пленку в виде желоба и прикрытые верхней полиэтиленовой пленкой равной ширины, образующие боковые щели для выхода воды, отличающаяся тем, что увлажнители выполнены из перфорированных трубок диаметром 0,03-0,04 м, которые уложены на глубину 0,35-0,40 м; полиэтиленовые пленки представляют собой две параллельные ленты, смыкающиеся сверху и снизу с двух сторон по всей длине увлажнителей; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,90 м; ширина верхней ленты полиэтиленовой пленки равна 0,30-0,35 м; ширина нижней ленты полиэтиленовой пленки возрастает обратно пропорционально к снижению расстояний между увлажнителями при изменении гранулометрического состава почв от тяжелосуглинистых к супесчаным.

2. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур по п.1, отличающаяся тем, что для супесчаных почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,80-0,90 м, расстояние между увлажнителями равно 1,20-1,40 м.

3. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур по п.2, отличающаяся тем, что для легкосуглинистых почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,60-0,70 м, расстояние между увлажнителями равно 1,50-1,70 м.

4. Конструкция увлажнительной сети для внутрипочвенного орошения овощных культур по п.2, отличающаяся тем, что для тяжелосуглинистых почв ширина нижней полиэтиленовой пленки равна 0,40-0,50 м, расстояние между увлажнителями равно 1,80-2,0 м.