Какви напоросители осигуряват ефективно разпределение на вода в земеделието?

Основни типове разпръсквачи и тяхното влияние върху ефективността на употребата на вода в земеделието

Централни въртящи се, линейно движещи се и стационарни системи: Съчетаване с мащаба, релефа и нуждите от ротация на културите

Днешните системи за напояване се предлагат в най-различни размери и конструкции, като всяка една е по-подходяща за определени видове полета и земеделски нужди. Например централните въртеливи системи – тези големи кръгови системи, които се въртят около централна кула – работят отлично на равнинни терени с площ между около 50 и 500 акра. Те значително намаляват загубите на вода в сравнение с традиционните методи чрез наводнение, като вероятно спестяват около 30%, тъй като разпределят водата равномерно при по-ниски налягания. След това има линейни системи, които се движат напред-назад по правоъгълни полета, използвайки успоредни пътеки. Те също се справят добре с различни разстояния между редовете и полегати хълмове, като осигуряват последователно разпределяне на водата в повече от 85% от площта по време на повечето поливни цикли. За труднодостъпните участъци с неправилна форма или сложни севообороти има смисъл да се използват стационарни системи. Тези постоянни инсталации позволяват на земеделските производители да напояват отделни зони едновременно, дори когато различните части имат нужда от различно количество влага. Освен това възможността им да регулират височината помага за намаляване на оттичането на вода по склонове с наклон до 15%.

Задълбочено изследване на технологията на дюзи: Влияние, ротационни и задвижвани със зъбни колела пръскачки и тяхното въздействие върху КЕ, размера на капките и отклонението от вятъра

Начинът, по който са проектирани дюзите, играе голяма роля за разпределението на водата, основно защото те контролират неща като размера на капките, нивата на енергия и къде точно тези капки попадат. Ударните напоризатори обикновено разделят водата на капки с диаметър около 1 до 3 милиметра, което работи доста добре за почви със средна текстура, тъй като такива почви позволяват водата да се абсорбира с умерена скорост, без да се образува кора на повърхността. Ротационни или ротаторни дюзи създават много по-фини пръски при работа при ниско налягане и често постигат коефициент на равномерност над 90 процента, когато няма много вятър. Въпреки това, когато вятърът достигне около 5 метра в секунда, тези същи дюзи могат да загубят между 15 и 25 процента от водата поради издухване. Дюзите с предаване чрез зъбни колела са станали нещо като златен стандарт в наши дни. Тези модели имат малки регулируеми отвори, които поддържат размера на капките сравнително постоянен между 2 и 4 мм, дори и при вариращо налягане. Те успяват да поддържат стойности на коефициента на равномерност над 88%, при различни ветрови условия и намаляват загубите от изпарение с около 18% в сравнение с по-старите конструкции на дюзи. Изборът на правилния тип дюза всъщност се свежда до намирането на оптималния баланс между защита на почвата, добра абсорбция на водата и минимизиране на загубите на вода в атмосферата.

Измерване и постигане на висока равномерност на разпределението на водата с напорни системи за напояване

Коефициент на равномерност (CU) и Равномерност на разпределението (DU): Практически еталони за производителността на напорните системи

Анализът на показателите за равномерност не е просто въпрос на достигане до числа в електронна таблица, а разбиране на това колко добре работи напояването в действителност. Коефициентът на равномерност (CU) ни показва колко последователно се подава вода по цялото поле. Когато тази стойност надхвърли 85%, знаем, че системата работи ефективно през по-голямата част от времето. Следва Разпределителната равномерност (DU), която всъщност сравнява количеството вода, достигнало до най-сухата четвърт от полето, с това, което би трябвало да е средното покритие. Този показател сочи областите, които може би получават недостатъчно влага. Според проучване на Университета в Джорджия от 2023 г., полетата с DU над 75% губят с около 18 до 22 процента по-малко вода в сравнение с тези с лошо разпределение. За да се запазят тези добри резултати, земеделските производители трябва да следят налягането в дюзите да остава между около 10 и 50 psi за ротационни пръскачки, да разполагат оборудването с оглед на ветровете и да проверяват редовно за запушвания, които могат да наруши всичко останало.

Оптимизиране на интензитета на валежите (3–5 мм/ч), за да се минимизира оттичането, подобри проникването и намали изпарението

Скоростта, с която водата достига почвата, има голямо значение за това как се държи тя. Ако дъждът пада твърде бързо, възникват проблеми с оттичането. Но ако пада твърде бавно, повече вода просто изпарява, преди да може да се абсорбира. Повечето почви понасят доста добре около 3 до 5 милиметра в час. Когато валежите надхвърлят 6 мм/час, особено на склонове с наклон над 5 процента, оттичането нараства почти наполовина според проучвания на Алабамско кооперативно разпространение от 2023 година. От друга страна, всичко под 3 мм/час означава, че около една четвърт повече вода изчезва във въздуха в сухи региони. Умните системи за напояване преодоляват тези предизвикателства, като използват специални дюзи, които регулират налягането в зависимост от състоянието на почвата под тях. Те също така планират времето за напояване въз основа на действителните условия, които измерват директно в полето. Освен това тези системи разпращат вода под ъгли, които намаляват загубите от разнасяне от вятъра. Всички тези методи работят заедно, за да се осигури около 95 от всеки 100 галона действително да се използват там, където са нужни. Фермерите спестяват и пари, тъй като харчат приблизително тридесет долара по-малко на акър всяка година, защото помпите им не трябва да работят толкова усилено и по-малко хранителни вещества се измиват с излишната вода.

Критични компоненти, които максимизират ефективността на системите за напояване

Регулатори на налягане, прецизни дюзи и клапани за регулиране на потока: осигуряване на последователно прилагане при променливи условия

Сърцето на добрата хидравлична прецизност се крие в три основни компонента, които работят заедно: регулатори на налягане, прецизни дюзи и клапани за регулиране на потока. Регулаторите на налягане осигуряват стабилност при промени в надморската височина или непостоянна производителност на помпата, което помага да се предотвратят проблеми като образуване на мъгла, разпръскване и досадните неравномерни капки, които всички мразят. Прецизните дюзи имат специално проектирани канали за течност, които произвеждат капки с размер около 1,5 до 3,5 мм. По-малките капки по-добре остават на мястото си при вятър, не изпаряват бързо и всъщност се абсорбират в почвата, вместо просто да останат отгоре. Клапаните за регулиране на потока позволяват на земеделските производители да правят фини корекции в различните части на полето — нещо абсолютно задължително, когато културите се нуждаят от различни количества вода или когато се опитват да намалят оттичането на трудни почви. Когато тези компоненти работят както трябва, те поддържат равномерност на разпределението над 85%, дори и при колебания на налягането или промени в наклона. Вземете например компенсиращи налягането дюзи в комбинация с подходящи регулатори – те могат да намалят вариациите в подавания поток до под 10% в хълмист местност. Земеделските производители, които прилагат тази система, обикновено постигат икономия на вода между 15% и 30% в сравнение с по-стари системи без регулиране. И не забравяйте, че редовното поддръжка също има голямо значение – почистени филтри и недрусани дюзи са това, което поддържа цялата система да работи максимално ефективно в продължение на време.

Интелигентни стратегии за управление за осигуряване на дългосрочна ефективност на напорните системи

За да работят добре системите за напояване, е необходимо редовно внимание и подкрепа с качествени данни. Съвременните интелигентни контролери сега работят с местни прогнози за времето и реални показания за влагата в почвата, за да променят графиците за напояване автоматично. Тези корекции намаляват загубите на вода по време на дъждове с около 30% и помагат на растенията да останат напоени, когато температурите рязко се повишат. Въпреки това, също толкова важна е и редовната поддръжка. Проверката на дюзи, филтри и настройки на налягането на всеки три месеца позволява откриването на проблеми, преди те да се влошат. Запушени разпръсквачи могат сериозно да повлияят на еднородността на реколтата, понякога намалявайки я с 15% до 40%. Колебанията в налягането също нарушават разпределението на водата. Сезонната корекция на дъгите и моделите на разпръскване на дъжгувалките осигурява напояване точно където е най-необходимо, което намалява количеството вода, отнасяно от вятъра. В комбинация с редовни проверки на дебита започваме да изграждаме реални базови показатели за ефективност. Това помага бързо да се откриват течове, да се предвиждат възможни проблеми и да се поддържа добро налягане на водата през целия сезон на отглеждане. Земеделските производители, които прилагат тази комплексна стратегия, обикновено отчитат намаляване на годишните си сметки за вода и електроенергия с 12% до 18%, като същевременно запазват стабилни добиви.

ЧЗВ

В: Какви са основните типове напорни системи, които се разглеждат?

О: Статията разглежда три основни типа напорни системи: централен пръскач, линейно придвижваща се система и стационарни системи.

В: Как дизайнът на дюзите влияе върху разпределението на водата?

О: Дизайнът на дюзите влияе върху разпределението на водата, като контролира размера на капките, нивата на енергия и разпределението. Различни типове дюзи като ударни, ротационни и задвижвани чрез предавки пръскачки оказват различно въздействие върху ефективността на водопотреблението и равномерността на разпределението.

В: Какво е Равномерност на Разпределение (РР) и защо е важна?

О: РР сравнява количеството вода, достигнало най-сухата четвъртинка от полето, със средното напояване. Високи стойности на РР показват ефективна употреба на вода, намаляване на загубите и осигуряване на достатъчно вода за културите.

В: Как умните системи за напояване могат да подобрят ефективността?

A: Интелигентните системи за напояване подобряват ефективността чрез използване на специални дюзи, които регулират налягането според състоянието на почвата, планиране на времето за напояване въз основа на реални полеви данни и намаляване на загубите от изпарение и водните отпадъци.