ТЕМА 4. Проектування системи краплинного зрошення

2. Агрономічне та ґрунтове обґрунтування параметрів краплинного зрошення

Правильне проєктування починається з відповіді на питання: скільки, коли і в яку частину ґрунтового профілю необхідно подавати воду?

Краплинне зрошення не передбачає постійного насичення всього ґрунтового шару водою. Його завданням є формування оптимального водного режиму в зоні активного розвитку кореневої системи.

2.1. Водний режим ґрунту

Для оцінювання доступності води використовують характеристики ґрунтової вологи. Важливими є:

• польова вологоємність;
• вологість в'янення;
• діапазон доступної для рослин води;
• поточна вологість;
• запас доступної вологи.

У спрощеному вигляді запас доступної води можна визначити як різницю між вологістю ґрунту та вологістю в'янення з урахуванням потужності розрахункового шару.

Залежно від культури та умов вирощування встановлюють допустимий рівень висушування ґрунту. Саме цей параметр може використовуватися як один із критеріїв початку поливу.

За автоматизованого зрошення логіка може бути такою:

Вимірювання вологості ґрунту

          │

          ▼

Порівняння з заданим порогом

          │

     ┌────┴────┐

     │         │

   нижче     вище

   порогу    порогу

     │         │

     ▼         ▼

ПОЛИВ       ПОЛИВ НЕ

ЗАПУСКАЄТЬСЯ ЗАПУСКАЄТЬСЯ

На практиці одного показника вологості недостатньо. Доцільно враховувати також прогнозовану погоду, фазу розвитку культури, температуру, сумарне випаровування та обмеження продуктивності джерела води.

2.2. Визначення потреби культури у воді

Основою розрахунку є визначення сумарного водоспоживання культури. У загальному вигляді воно пов'язане з евапотранспірацією:

ETc = ETo × Kc,

де:

ETc — евапотранспірація культури, мм;

ETo — еталонна евапотранспірація, мм;

Kc — коефіцієнт культури.

Якщо враховують опади та інші складові водного балансу, потребу в зрошенні визначають з урахуванням ефективних опадів і зміни запасів ґрунтової вологи.

Для краплинного зрошення принципово важливо розрізняти:

потребу культури у воді і кількість води, яку повинна подати система.

Між ними існують втрати, пов'язані з ефективністю використання води, промивними поливами, технічними операціями та іншими умовами.

2.3. Формування зони зволоження

За краплинного зрошення формується локальна зона зволоження — так звана волога пляма або об'єм зволоженого ґрунту.

Її форма залежить від:

• гранулометричного складу ґрунту;
• швидкості інфільтрації;
• витрати крапельниці;
• тривалості поливу;
• глибини розташування водовипуску;
• початкової вологості ґрунту.

На піщаних ґрунтах вода переважно швидше переміщується вниз, тоді як на важчих ґрунтах значнішим може бути горизонтальне поширення вологи.

Тому однакова крапельниця не формує однакову зону зволоження на всіх ґрунтах.

Схема 2. Формування зони зволоження

             КРАПЕЛЬНИЦЯ

                  ●

                 /|\

              .-' | '-.

            .'    |    '.

          .'      |      '.

         /        |        \

        /         |         \

       ─────────────────────── поверхня ґрунту

             ЗОНА

          ЗВОЛОЖЕННЯ

        ███████████████

          █████████

             ███

Для овочевих культур краплинні лінії часто розміщують уздовж рядків. У садах можливе використання однієї або декількох ліній залежно від віку насаджень, ширини міжрядь та необхідного об'єму зволоження.

2.4. Вибір кроку та витрати крапельниць

Основними характеристиками крапельниці є:

• номінальна витрата;
• робочий діапазон тиску;
• відстань між водовипусками;
• чутливість до засмічення;
• конструктивний тип;
• компенсація тиску — для відповідних моделей.

Наприклад, крапельна лінія з витратою одного водовипуску 1,6 л/год і кроком 0,30 м матиме лінійну витрату:

qл = 1,6 / 0,30 = 5,33 л/(год·м).

Якщо довжина лінії становить 100 м:

Q = 5,33 × 100 = 533 л/год = 0,533 м³/год.

Такий розрахунок є базовим для подальшого гідравлічного проєктування.