Рациональный полив сада

Организация рациональной системы полива промышленного сада позволяет значительно повысить урожайность при минимально возможных затратах водных и энергетических ресурсов, снизить себестоимость продукции, а соответственно повысить ее конкурентоспособность.
Основным показателем качества увлажнения является влагосодержание почвы. Постоянный контроль этого показателя и автоматизированное управление поливом позволяет добиться требуемого качества полива при использовании ресурсосбергающих устройств внутрипочвенного полива и автономного энергообеспечения системы автоматического управления.
Правильная организация полива в промышленном садоводстве позволяет значительно увеличить урожайность плодовых деревьев, а также рационально использовать водные ресурсы.

В настоящее время наиболее распространенными являются следующие способы полива в промышленном садоводстве:
- сплошной по полосам или бороздам;
- по чашам или кольцам;
- дождевание;
- капельный полив.
Из перечисленных способов – капельный полив наиболее экономичный с точки зрения сбережения водных ресурсов, но и он может быть не всегда эффективен, особенно в условиях жаркого засушливого климата Нижнего Поволжья. На рисунке 1 приведен тренд средних максимум температур летнего периода Нижнего Поволжья за последние 17 лет [1].

Рисунок 1. Тренд средних максимумов температуры в Нижнем Поволжье в летнее время

Как видно из рисунка наблюдается отчетливый тренд к повышению средних максимумов температур и, в связи с этим актуальной становится задача обеспечения оптимального ресурсосберегающего полива.
Применение современных достижений в развитии поливных технологий, объединяющих ресурсосберегающие устройства внутрипочвенного полива [2] с автоматизированной системой управления, позволяет осуществлять полив с учетом индивидуальных особенностей сада без вмешательства человека в процесс, а использование солнечной энергетической установки обеспечивает полную автономность системы в течение всего поливного сезона.
Устройство внутрипочвенного полива устанавливается в прикорневой лунке дерева таким образом, что над поверхностью почвы 3 остается только крышка 6 (рис. 2.).

Рисунок 2. Устройство внутрипочвенного полива

Работа устройства осуществляется следующим образом: вода под давлением из трубопровода 1 подается в тангенциальное сопло 7, где закручивается и инжектирует воздух из окружающей среды через отверстия в верхней крышке корпуса 5, которая с одной стороны беспрепятственно пропускает воздух для аэрации воды и прикорневой зоны, а с другой предотвращает попадание инородных тел в систему полива за счет перфорированной конической вставки 6.
Аэрированная вода распыляется на стенки корпуса 2, откуда стекает вниз стакана корпуса, частично впитываясь в почву через перфорацию корпуса.
Если поступающая вода превышает ее количество, уходящее в почву через отверстия в корпусе, то вода, поднявшись до верхней части стакана 8, начинает поступать внутрь стакана. При поступлении воды внутрь стакана поплавок штока 9 поднимается вверх и конус 10 перекрывает отверстие сопла 11, при этом поступление воды прекращается.
По мере впитывания воды в почву ее уровень в области между корпусом штока и внешней стенкой корпуса понижается, а внутри корпуса штока уровень воды остается на прежнем уровне, что обеспечивает перекрытие поступления воды через сопло. При достижении определенного уровня воды в межстеночном пространстве поплавок обратного клапана 16 опускается и открывается обратный клапан 15, установленный в нижней части корпуса штока. Уровень воды в корпусе штока и в межстеночном пространстве выравнивается. Шток 10 перемещается вниз и подача воды через сопло 7 возобновляется.
Обратная связь в автоматизированной системе управления поливом осуществляется управляющим сигналом от датчиков влажности почвы. Как показали исследования, в автоматизированных системах полива целесообразно использовать емкостные датчики влажности почвы. Они обеспечивают высокую точность, широкий диапазон измерений и стойкость к внешним воздействиям. Использование в системе определения влажности почвы вместе с датчиком современной микроконтроллерной техники, позволит в автоматизированном режиме проводить тарировку датчика и выдавать унифицированный сигнал на выходе. Таким образом, система сама может настраиваться на характерный для орошаемого сада тип почвы с учетом ее гранулометрического состава.
На рисунке 3 представлена схема работы датчика влажности в автоматической системе полива.

Рисунок 3. Структурная схема работы датчика влажности в системе

В состав системы управления также включается электронный расходомер. Доступ к управлению системой обеспечивается в удаленном режиме с персонального компьютера, что позволяет с помощью специального программного обеспечения изменять в процессе эксплуатации параметры полива, отображать показания датчиков установленных в системе, управлять поливом в ручном или автоматическом режиме.
Устройство внутрипочвенного полива, управляемое автоматизированной системой, обеспечивает качественный ресурсосберегающий полив прикорневой зоны с учетом погодных условий и типа почвы.
Энергообеспечение системы автоматизированного полива, в том числе электромагнитных клапанов, датчиков влажности и контроллера, может быть обеспечено фотоэлектрической панелью. Фотоэлектрическая панель в течение светового дня заряжает через котроллер заряда аккумуляторную батарею. Система управления поливом получает электрическую энергию от аккумуляторной батареи. Современные автономные системы энергообеспечения на фотоэлектрических панелях очень надежны и могут при качественном своевременном обслуживании без дополнительных эксплуатационных затрат работать 5-10 поливных сезонов.
Савчиц А.В., кандидат технических наук,
Костин В.Е., кандидат технических наук,
Соколова Н.А., Островский А.А., 
магистрант
Волжский Политехнический 
Институт (филиал) ВолгГТУ    f