RU2823071C2

RU2823071C2 - Infiltration irrigation system

Info

Publication number: RU2823071C2
Application number: RU2023110451A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Дубенок; Андрей Евгеньевич Новиков; Максим Игоревич Филимонов; Сергей Яковлевич Семененко; Андрей Викторович Дранников; Антон Александрович Поддубский
Filing date: 2022-10-18
Publication date: 2024-07-18

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agricultural land reclamation. Infiltration irrigation system comprises tubular humidifiers (1), distribution network (2) connected to humidifiers by water outlet structures with shutoff and control valves (3). Tubular humidifiers (1) are made of cellular fiberglass, forming a support frame in the form of a multilayer porous partition. Between layers of porous partition (4 and 5) there is a flat-porous filter screen (6).

EFFECT: higher quality of irrigation and reliability of system at reduction of material consumption and labour intensity of installation works.

1 cl, 3 dwg

Description

Система внутрипочвенного орошения относится к области сельскохозяйственной мелиорации и может быть использовано для внутрипочвенного орошения, например, саженцев плодово-ягодных культур.The subsurface irrigation system belongs to the field of agricultural reclamation and can be used for subsurface irrigation, for example, of seedlings of fruit and berry crops.

Из способа внутрипочвенного удобрения сельскохозяйственных культур известна система внутрипочвенного орошения, содержащая трубчатые перфорированные увлажнители и узел гидроподкормки жидкими комплексными удобрениями, связанный с увлажнителями запорно-регулирующей арматурой (Пат. №2338363 RU, МПК А01С 23/00, опубл. 20.11.2008).From the method of intrasoil fertilization of agricultural crops, a subsurface irrigation system is known, containing tubular perforated humidifiers and a hydrofertilizing unit with liquid complex fertilizers, connected to the humidifiers by shut-off and control valves (Pat. No. 2338363 RU, IPC A01C 23/00, published 11/20/2008).

К недостаткам известной системы внутрипочвенного орошения относится невысокая надежность в работе из-за попадания частиц грунта через перфорации (отверстия) во внутреннюю полость увлажнителя, что сопровождается его заиливанием и неравномерным формированием контура увлажнения почвы и площади питания растений по длине увлажнителя.The disadvantages of the known subsurface irrigation system include low operational reliability due to the entry of soil particles through perforations (holes) into the internal cavity of the humidifier, which is accompanied by silting and uneven formation of the soil moisture contour and plant nutrition area along the length of the humidifier.

Известна система внутрипочвенного орошения, содержащая трубчатые перфорированные увлажнители, наполненные плавающей засыпкой, удерживаемой внутри увлажнителя металлическими сетками, оросительный и сбросной трубопроводы, связанные с увлажнителями запорно-регулирующей арматурой (А.с. №1033077 SU, МПК A01G 25/06, опубл. 07.08.1983).A known subsoil irrigation system contains tubular perforated humidifiers filled with floating backfill held inside the humidifier by metal mesh, irrigation and discharge pipelines connected to the humidifiers by shut-off and control valves (A.S. No. 1033077 SU, IPC A01G 25/06, publ. 07.08 .1983).

К недостаткам известной системы внутрипочвенного орошения относится невысокая надежность в работе из-за коррозии и разрушения металлических сеток в процессе эксплуатации увлажнителя, попадания частиц грунта через перфорации (отверстия) во внутреннюю полость увлажнителя, что сопровождается его заиливанием и неравномерным формированием контура увлажнения почвы по длине увлажнителя, а также отсутствия возможности регенерации всего объема плавающего наполнителя.The disadvantages of the known subsurface irrigation system include low operational reliability due to corrosion and destruction of metal mesh during operation of the humidifier, the entry of soil particles through perforations (holes) into the internal cavity of the humidifier, which is accompanied by silting and uneven formation of a soil moisture contour along the length of the humidifier , as well as the inability to regenerate the entire volume of floating filler.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению и принятым за прототип является система внутрипочвенного орошения, содержащая трубчатые увлажнители, снизу и сверху укрытые полиэтиленовой пленкой с образованием боковых щелей для выхода оросительной воды (Патент на полезную модель №134003 RU, МПК A01G 25/06, опубл. 10.11.2013).The closest technical solution to the claimed invention and adopted as a prototype is a subsurface irrigation system containing tubular humidifiers, covered from below and above with plastic film with the formation of side slits for the exit of irrigation water (Utility model patent No. 134003 RU, IPC A01G 25/06, publ. .11/10/2013).

К недостаткам известной системы внутрипочвенного орошения относится высокая материалоемкость и трудоемкость монтажных работ из-за необходимости укрытия увлажнителей сверху полиэтиленовой пленкой, использовании специальных устройств для сварки или укладки в случае применения труб соответственно из полипропилена (полиэтилена, поливинилхлорида и других подобных материалов) или асбестоцемента (железобетонные, чугунные и других подобных материалов), качественного профилирования ложа траншеи. Также боковые щели для выхода оросительной воды способствуют увлажнению подпочвенного слоя горизонтально в стороны, подъем влаги и смыкание контура увлажнения обеспечивается капиллярными силами при избыточном увлажнении.The disadvantages of the known subsurface irrigation system include the high material consumption and labor intensity of installation work due to the need to cover the humidifiers on top with a plastic film, the use of special devices for welding or laying in the case of using pipes, respectively, made of polypropylene (polyethylene, polyvinyl chloride and other similar materials) or asbestos cement (reinforced concrete). , cast iron and other similar materials), high-quality profiling of the trench bed. Also, the side slots for the exit of irrigation water contribute to the moistening of the subsoil layer horizontally to the sides, the rise of moisture and the closure of the humidification circuit is ensured by capillary forces with excess moisture.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности внутрипочвенного орошения сельскохозяйственных культур.The problem to be solved by the proposed invention is to increase the efficiency of subsurface irrigation of agricultural crops.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества полива и надежности системы внутрипочвенного орошения при снижении материалоемкости и трудоемкости монтажных работ.The technical result of the proposed invention is to improve the quality of irrigation and the reliability of the subsurface irrigation system while reducing the material consumption and labor intensity of installation work.

Поставленная задача и заявленный технический результат достигается тем, что в системе внутрипочвенного орошения, содержащей трубчатые увлажнители, распределительную сеть, связанную с увлажнителями водовыпускными сооружениями с запорно-регулирующей арматурой, трубчатые увлажнители выполнены из ячеистого стеклопластика, образуя опорный каркас в виде многослойной пористой перегородки, при этом между слоями пористой перегородки размещена плоскопористая фильтровальная сетка.The stated task and the stated technical result are achieved by the fact that in a subsurface irrigation system containing tubular humidifiers, a distribution network connected to the humidifiers by water outlet structures with shut-off and control valves, the tubular humidifiers are made of cellular fiberglass, forming a supporting frame in the form of a multilayer porous partition, with In this case, a flat-porous filter mesh is placed between the layers of the porous partition.

Многослойная пористая перегородка (опорный каркас) обеспечивает трубчатым увлажнителям высокую прочность за счет закрученных по спирали волокон и самого материала, устойчивость к агрессивным воздействиям среды (например, коррозии, «блуждающим токам»), равномерное распределение оросительной воды по всей длине с формированием оптимального контура увлажнения и площади питания (при проведении удобрительных поливов), а также надежную защиту фильтровальной сетки от механических воздействий.A multilayer porous partition (support frame) provides tubular humidifiers with high strength due to spirally twisted fibers and the material itself, resistance to aggressive environmental influences (for example, corrosion, “stray currents”), uniform distribution of irrigation water along the entire length with the formation of an optimal humidification circuit and feeding area (during fertilizing irrigation), as well as reliable protection of the filter mesh from mechanical influences.

Размещение между слоями полимерной плоскопористой фильтровальной сетки способствует созданию эффективной пористости, сопоставимой с пористостью прилегающего грунта. Размер пор фильтровальной сетки принимается в зависимости от физико-механических и фильтрационных свойств почвы, на которой запланировано строительство системы внутрипочвенного орошения, и может составлять от 0,1 до 1,2 мм. Размер пор фильтровальной сетки препятствует попаданию частиц грунта во внутреннюю полость увлажнителя, что обуславливает устойчивость фильтровальной сетки к кольматации (падению пропускной способности) и, соответственно, заиливанию увлажнителя.Placing a flat-porous polymer filter mesh between the layers helps create an effective porosity comparable to the porosity of the adjacent soil. The pore size of the filter mesh is taken depending on the physical, mechanical and filtration properties of the soil on which the construction of the subsurface irrigation system is planned, and can range from 0.1 to 1.2 mm. The pore size of the filter mesh prevents soil particles from entering the internal cavity of the humidifier, which makes the filter mesh resistant to clogging (decrease in throughput) and, accordingly, silting of the humidifier.

Трубчатые увлажнители заявленной конструкции дополнительно обладают высокой скважностью (до 40%), широким температурным диапазоном эксплуатации (от минус 50 до плюс 80°С), коэффициентом линейного расширения сопоставимым со сталью, фильтрационной и регенерационной способностью при их промывке или продувке.Tubular humidifiers of the declared design additionally have a high duty cycle (up to 40%), a wide temperature range of operation (from minus 50 to plus 80°C), a coefficient of linear expansion comparable to steel, filtration and regeneration ability when they are washed or blown.

Трубчатые увлажнители заявленной конструкции представляют собой легкие секции, для укладки которых не требуется специальных подъемных устройств, качественного профилирования ложа траншеи. Они легко режутся и подвергаются клейке для создания необходимой длины при сложной конфигурации орошаемого поля. В качестве обсыпки может применяться песок различных фракций или другие зернистые материалы, имеющие эффективный диаметр больше размера пор фильтровальной сетки.Tubular humidifiers of the declared design are lightweight sections, the installation of which does not require special lifting devices or high-quality profiling of the trench bed. They are easily cut and glued to create the required length for complex irrigated field configurations. Sand of various fractions or other granular materials having an effective diameter larger than the pore size of the filter mesh can be used as sprinkling.

Таким образом, достигается повышение качества полива и надежности системы внутрипочвенного орошения при снижении материалоемкости и трудоемкости монтажных работ.Thus, an increase in the quality of irrigation and reliability of the subsurface irrigation system is achieved while reducing the material consumption and labor intensity of installation work.

На чертежах изображена система внутрипочвенного орошения, где на фиг.1 - общий вид системы, на фиг.2 - процесс орошения плодово-ягодных культур, на фиг.3 - трубчатый увлажнитель.The drawings show a subsurface irrigation system, where figure 1 is a general view of the system, figure 2 is the process of irrigating fruit and berry crops, figure 3 is a tubular humidifier.

Система внутрипочвенного орошения содержит трубчатые увлажнители 1, распределительную сеть 2, связанную с увлажнителями водовыпускными сооружениями с запорно-регулирующей арматурой 3. Трубчатые увлажнители выполнены из ячеистого стеклопластика, образуя опорный каркас в виде многослойной пористой перегородки, при этом между слоями пористой перегородки 4 и 5 размещена плоскопористая фильтровальная сетка 6.The subsurface irrigation system contains tubular humidifiers 1, a distribution network 2 connected to humidifiers by water outlet structures with shut-off and control valves 3. The tubular humidifiers are made of cellular fiberglass, forming a supporting frame in the form of a multilayer porous partition, with a flat-porous filter mesh 6.

Система внутрипочвенного орошения, например, саженцев плодово-ягодных культур, работает следующим образом.The subsoil irrigation system, for example, for seedlings of fruit and berry crops, works as follows.

Трубчатые увлажнители диаметром d=20-40 мм укладывают параллельно дневной поверхности на глубину h=0,40-0,60 м (ниже пахотного слоя почвы) на полиэтиленовую пленку на расстоянии друг от друга 1=1,0-2,0 м. Расстояние между увлажнителями подбирается с учетом гранулометрического состава почвы (~ 1,0 м - на легких, ~ 1,5 м - на средних, ~ 2,0 - на тяжелых) и расстояния между рядами посадок в целях обеспечения рекомендуемых геометрических параметров контура увлажнения.Tubular humidifiers with a diameter of d = 20-40 mm are laid parallel to the day surface at a depth of h = 0.40-0.60 m (below the arable soil layer) on a plastic film at a distance from each other 1 = 1.0-2.0 m. The distance between humidifiers is selected taking into account the granulometric composition of the soil (~ 1.0 m - on light soils, ~ 1.5 m - on medium ones, ~ 2.0 - on heavy ones) and the distance between rows of plantings in order to ensure the recommended geometric parameters of the humidification circuit.

При вегетационных поливах саженцев плодово-ягодных культур оросительная вода из источника водоснабжения подается насосной установкой 7 на станцию водоподготовки 8, включающая узел водоочистки и узел гидроподкормки жидкими комплексными удобрениями. Подготовленная оросительная вода по подводящей сети 9 поступает в распределительную сеть 2, а далее через водовыпускные сооружения с запорно-регулирующей арматурой 3 в трубчатые увлажнители 1. Вода, проходя через внутреннюю пористую перегородку 4, плоскопористую фильтровальную сетку 6, наружную пористую перегородку 5, равномерно распределяется в подпочвенном слое в стороны и вверх по капиллярам. При этом поверхность почвы практически не смачивается, а заданный уровень влажности почвы поддерживается на протяжении всего вегетационного периода без существенных потерь воды на испарение.When vegetatively irrigating seedlings of fruit and berry crops, irrigation water from a water supply source is supplied by a pumping unit 7 to a water treatment station 8, which includes a water treatment unit and a hydrofertilizing unit with liquid complex fertilizers. The prepared irrigation water through the supply network 9 enters the distribution network 2, and then through the water outlet structures with shut-off and control valves 3 into the tubular humidifiers 1. The water, passing through the internal porous partition 4, the flat-porous filter mesh 6, and the outer porous partition 5, is evenly distributed in the subsoil layer to the sides and up the capillaries. In this case, the soil surface is practically not wetted, and the specified level of soil moisture is maintained throughout the entire growing season without significant loss of water through evaporation.

Отсутствие водонепроницаемого лотка над увлажнителями способствует формированию оптимального контура увлажнения по его длине при снижении коэффициента избыточного полива.The absence of a waterproof tray above the humidifiers contributes to the formation of an optimal humidification contour along its length while reducing the coefficient of excess watering.

Проникновению частиц грунта в трубчатый увлажнитель и, соответственно, его заиливанию препятствует плоскопористая фильтровальная сетка, размещенная между внутренней и наружной пористой перегородками, образующие прочный опорный каркас.The penetration of soil particles into the tubular humidifier and, accordingly, its silting is prevented by a flat-porous filter mesh placed between the internal and external porous partitions, forming a strong supporting frame.

По сравнению с прототипом предложенное устройство системы внутрипочвенного орошения обеспечивает повышение качества полива и надежность системы при снижении материалоемкости и трудоемкости монтажных работ.Compared to the prototype, the proposed design of the subsurface irrigation system ensures improved watering quality and system reliability while reducing material consumption and labor intensity of installation work.

Claims

A subsurface irrigation system containing tubular humidifiers, a distribution network connected to humidifiers by water outlet structures with shut-off and control valves, characterized in that the tubular humidifiers are made of cellular fiberglass, forming a supporting frame in the form of a multilayer porous partition, with a flat-porous partition placed between the layers of the porous partition filter mesh.