Журавлева Л. А. Технико-технологические решения экологически безопасного полива широкозахватными дождевальными машинами // Научная жизнь. 2023. Т. 18. Вып. 6 (132)

Журавлева Лариса Анатольевна, д-р техн. наук, профессор кафедры «Организация и технологии гидромелиоративных и строительных работ», ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева»: Россия, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Тел.: (916) 725-41-76
E-mail: dfz@yandex.ru

Основным способом полива большинства регионов РФ является дождевание, а основными дождевальными машинами – широкозахватные дождевальные машины. Известно, что при некоторых условиях дождевание может вызывать поверхностный сток оросительной воды и водную эрозию почв, что ведет к ухудшению водно-физических и агрохимических свойств почв, значительно снижается ее плодородие. Экологически целесообразным является полив дождеванием с размером капель в 1 мм. При поливе ДМ «Фрегат» с установленными на ней стандартными дождевальными аппаратами диаметр капель достигает 3 мм. Целью исследований было - обеспечение экологически безопасного полива широкозахватными дождевальными машинами за счет совершенствования конструкций дождевателей и их расстановки вдоль трубопровода. Разработанный номенклатурный ряд дождевателей для широкозахватных дождевальных машин включал в себя следующие типы: с гладким дефлектором, с дефлектором с канавками, с вращающимся дефлектором, с двойным дефлектором. Разработанными дождевателями оборудовались дождевальные машины «Фрегат» ДМУ-Б463-90. Исследования показали, что объем поверхностного стока оросительной воды за поливной сезон при поливе дождевальными машинами с разработанными дождевателями был меньше, и в процентном соотношении от оросительной нормы составил: в 2020 г. при поливе ДМ с дождевателями имеющими вращающийся дефлектор – 6,3%, при поливе машиной с дождевателями имеющими двойной дефлектор – 3,9%; в 2021 г. соответственно – 6,6 и 4,1%, в 2022 г. – 6,0 и 3,9%. Согласно полученным данным по выносу питательных веществ с твердым стоком, при поливе серийной ДМ потери гумуса за три года составили 789,7 кг/га, азота – 58,2 кг/га, фосфора – 16,1 кг/га, калия – 255,5 кг/га. При поливе ДМ с дождевателями, имеющими вращающийся дефлектор потери гумуса составили 335,2 кг/га, азота – 24,7 кг/га, фосфора – 6,9 кг/га, калия – 108,5 кг/га. При поливе ДМ «Фрегат» оборудованных дождевателями имеющими двойные дефлекторы потери гумуса – 202,4 кг/га, азота – 14,9 кг/га, фосфора – 4,1 кг/га, калия – 65,5 кг/га. Проведенные исследования позволили установить, что для ДМ «Фрегат», в целях снижения ударного воздействия дождя, а также, исходя из возможности снижения напора на входе в машину, рекомендуется устанавливать дождеватели с гладким дефлектором. А при работе на больших нормах полива в концевой части машины устанавливать дождеватели с вращающемся дефлектором, либо каскадные исполнения.

Список литературы:

1. Есин А. И., Журавлева Л. А., Соловьев В. А. Ресурсосберегающие технологии и дождевальные машины кругового действия: Монография. – Саратов: Амирит, 2019. – 214 с.

2. Журавлева Л. А. Ресурсосберегающие широкозахватные дождевальные машины кругового действия: Дис. … д-ра техн. наук. – М.: ФГБОУ ВО СГАУ им. Вавилова Н. И., 2018. – 409 с.
3. Рыжко Н. Ф. Совершенствование технических средств и технологии орошения в Поволжье: Монография. – Саратов: Саратовский источник, 2007. – 110 с.
4. Рыжко Н. Ф., Рыжко С. Н., Смирнов Е. С., Хорин С. А. Ресурсосбережение – как основа совершенствования многоопорных дождевальных машин // Природообустройство. – 2022. – № 1. – С. 12.
5. Губер К. В. Ресурсосберегающие технологии и конструкции оросительных систем при дождевании: Дис. … д-ра техн. наук. – М.: ФГБНУ ВНИИГиМ, 2000. – 518 с.
6. Снипич Ю. Ф. Интенсификация технологий и совершенствование технических средств орошения дождеванием: Дис. … д-ра техн. наук. Новочеркасск: ФГНУ РосНИИПМ, 2011. – 340 с.
7. Соловьев Д. А., Журавлева Л. А., Бахтиев Р. Н. Цифровые технологии в сельском хозяйстве // Аграрный научный журнал. – 2019. – № 11. – С. 95-98.
8. Слюсаренко В. В., Журавлева Л. А., Рыжко Н. Ф. Опыт эксплуатации ДМ «Фрегат» на низконапорном режиме // Мелиорация и водное хозяйство. – 2004. – № 1. – С. 22.
9. Рязанцев А. И., Зазуля А. Н., Евсеев Е. Ю. и др. Оценка параметров ходовой системы «Кубань-ЛК1» при заравнивании колеи // Наука в центральной России. – 2023. – № 1. – С. 116.
10. Турапин С. С., Ольгаренко Г. В., Рязанцев А. И., Антипов А. О. Эколого-энергетическое совершенствование многоопорных дождевальных машин // Мелиорация и водное хозяйство. – 2021. – № 3. – С. 30.
11. Esin A. I., Zhuravleva L. A., Boikov V. M., Mukhin V. A., Serebrennikov F. V. Mathematical Modeling of Water Conducting belt for circular action Sprinkler // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems. – 2018. – Vol. 10, № 10 Special Issue. – Pp. 2135-2141.
12. Martin D. L. Design and operation of sprinkle systems. – 2007. DOI: 10.13031/2013.23699.
13. Varsha P. M. Parneeth charanthimath “Smartphone based Automatic Irrigation System” // International Journal of Engineering Research & Technology. – 2018. – Vol. VI, Iss. 15.
14. Mat Leh N. A. “Smart Irrigation System Using Internet of Things”, IEEE, 2019.
15. Zakari M. D. Design, Construction and Installation of Sprinkler Irrigation System // Journal of the Faculty of Engineering. – 2014. – Vol. VII, № 1 & 2.

TECHNICAL-TECHNOLOGICAL SOLUTIONS FOR ENVIRONMENTALLY SAFE IRRIGATION WITH WIDE-REACH SPRINKLER MACHINES

Zhuravleva Larisa Anatolyevna, Dr. of Tech. Sci., Prof. of the Depart. of Organization and Technologies of Hydro-Reclamation and Construction Works, Russian State Agrarian University – Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.

Keywords: sprinkling, sprinkler machines, humus, water erosion, intensity, droplet diameter, deflector.

Abstract. The main method of irrigation in most regions of the Russian Federation is sprinkling, and the main sprinkler machines are wide–reach sprinkler machines. It is known that under certain conditions, sprinkling can cause surface runoff of irrigation water and water erosion of soils, which leads to deterioration of the water-physical and agrochemical properties of soils, and its fertility significantly decreases. It is environmentally appropriate to sprinkle irrigation with a drop size of 1 mm. When watering the DM "Fregat" with standard sprinklers installed on it, the diameter of the drops reaches 3 mm. The purpose of the research was to ensure environmentally safe irrigation with wide-reach sprinkler machines by improving the designs of sprinklers and their placement along the pipeline. The developed nomenclature range of sprinklers for wide-reach sprinklers included the following types: with a smooth deflector, with a deflector with grooves, with a rotating deflector, with a double deflector. The developed sprinklers were equipped with sprinklers "Frigate" DMU-B463-90. Studies have shown that the volume of surface runoff of irrigation water during the irrigation season when watering with sprinklers with developed sprinklers was less, and as a percentage of the irrigation norm was: in 2020, when watering DM with sprinklers with a rotating deflector – 6.3%, when watering with a machine with sprinklers with a double deflector – 3.9%; in 2021 respectively – 6.6 and 4.1%, in 2022 – 6.0 and 3.9%. According to the data obtained on the removal of nutrients from solid runoff, during irrigation of serial DM, humus losses over three years amounted to 789.7 kg/ha, nitrogen – 58.2 kg/ha, phosphorus – 16.1 kg/ha, potassium – 255.5 kg/ha. When watering DM with sprinklers with a rotating deflector, humus losses amounted to 335.2 kg/ha, nitrogen – 24.7 kg /ha, phosphorus – 6.9 kg/ha, potassium – 108.5 kg/ha. When watering DM "Fregat" equipped with sprinklers with double deflectors, the loss of humus is 202.4 kg/ha, nitrogen is 14.9 kg/ha, phosphorus is 4.1 kg/ha, potassium is 65.5 kg/ha. The conducted research has allowed us to establish that for DM "Fregat", in order to reduce the impact of rain, as well as, based on the possibility of reducing the pressure at the entrance to the car, it is recommended to install sprinklers with a smooth deflector. And when working at high watering rates, install sprinklers with a rotating deflector or cascade versions in the end part of the machine.