Выбор дождевальной техники. Управление поливами
8.1. ТРЕБОВАНИЯ К ДОЖДЕВАЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ
Агробиологические требования предусматривают оптимальное снабжение растений водой. Дождевальная техника должна обеспечить: подачу воды в нужном количестве, необходимого качества и в требуемые сроки в соответствии с биологическими фазами развития растений; равномерное распределение воды на поле и по почвенным горизонтам в соответствии с размещением корневой системы растений; положительное воздействие полива на окружающую растение среду, создание требуемых воздушного, теплового и питательного режимов почвы и микроклимата, соответствующих физиологическим особенностям развития растений. При ее использовании должны быть исключены механические повреждения растений (поломка стеблей и др.) и отрицательное воздействие на них водного тока и дождевых капель (полегаемость, угнетение всходов, нарушение цветения и опыления).
Агропочвенные и мелиоративные требования сводятся к сохранению и улучшению микрорельефа, структуры, механического состава почвы и мелиоративного состояния земель. Использование поливной техники не должно приводить к водной эрозии, разрушению структуры и уплотнению почвы, потерям воды на глубинную фильтрацию и сбросы, вторичному засолению и заболачиванию орошаемых земель.
Организационно-хозяйственные требования предусматривают рациональную организацию территории, высокоэффективное использование поливной техники, воды и труда на поливном участке. Поливная техника и технология орошения должны обеспечивать: выполнение поливных и послеполивных механизированных работ в лучшие агротехнические сроки без ухудшения условий работы других сельскохозяйственных машин при рациональных организации территорий, труда и использовании воды на поливном участке; высокоэффективное применение поливной техники при требуемом уровне ее эксплуатационной надежности; высокий уровень производительности труда при поливе, а также прогрессивное изменение характера и условий труда.
8.2. ВЫБОР ДОЖДЕВАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Алгоритм оценки технической применимости и выбора дождевальной техники базируется на общепринятых методах районирования орошаемых территорий по способам и технике полива. Средства механизации полива выбирают на основе многофакторной оценки приства, материалов изысканий, технико-экономических обоснований и статистической отчетности.
Реализация поставленной задачи осуществляется по трем основным этапам, отраженным в принципиальной схеме оценки применимости дождевальной техники (рис. 8.1).
1. Оценка технической применимости дождевальной техники осуществляется по 13 показателям, характеризующим природно-хозяйственные условия, и основывается на учете технико-эксплуатационных характеристик, ограничивающих применимость способа и вида дождевальной техники по каждому показателю: район, хозяйство, участок, дефицит водного баланса, скорость ветра, средняя скорость впитывания воды за 1 ч, глубина залегания подстилающего почву слоя, глубина залегания минерализованных грунтовых вод, максимальный уклон, необходимый объем планировочных работ, минимальная площадь участка, высота надземной части растений, поливная норма, водообеспеченность территории, обеспеченность земельными ресурсами, наличие трудовых ресурсов.
В результате расчета даются рекомендации по применению выбранной из всей номенклатуры серийной и перспективной дождевальной техники.
2. Определение параметров работы поливной техники осуществляется путем выбора технически применимых ее видов (см. табл. 2.3), их модификаций (табл. 8.1).
3. Экономическую эффективность применения дождевальной техники оценивают на основе технико-экономических показателей технических средств для полива и оросительной системы (КЗИ, КПД, капитальных вложений, затрат труда, энергозатрат и т. д.) с учетом сложившейся обеспеченности региона земельными, водными и трудовыми ресурсами.
Оптимальный вариант поливной техники выбирает проектировщик по двум показателям - приведенным затратам и сумме баллов. Сумма баллов учитывает дефицит и степень производительного использования земельных, водных и трудовых ресурсов в данном регионе.
Для удобства пользования выходные данные по всем этапам реализации поставленной задачи сводят в таблицу результатов.
Программа, реализующая алгоритм, разработана Всесоюзным объединением „Союзводпроект". Ее используют при районировании орошаемой территории и проектировании оросительных систем в различных природно-хозяйственных условиях страны.
8.3. ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛИВАМИ
Разнообразие условий формирования почвенных влагозапасов на орошаемых полях вызывает необходимость их контроля и назначения сроков и норм полива дифференцированно для каждого поливного участка. Из-за многообразия сочетаний факторов, влияющих на водный режим почвы, и большого числа поливных участков на оросительной системе усложняется управление поливами.
Практическая реализация эксплуатационных режимов орошения в хозяйствах-водопользователях требует оперативной корректировки режимов орошения сельскохозяйственных культур. Необходимо иметь текущие и прогнозные сведения о состоянии каждого поливного участка, сведения о текущей и прогнозной влажности почвы.
В нашей стране применяют информационно-советующие системы оперативного планирования орошения, которые позволяют периодически (один раз в 3...7 сут.) собирать и обрабатывать в региональном вычислительном центре необходимую оперативную информацию. Обработанную информацию передают в управление оросительной системы. Эффективность такой информационно-советующей системы зависит от достоверности и своевременности передаваемой информации, надежности каналов связи, а также устойчивости сложившихся погодных и организационно-хозяйственных условий на оросительной системе, влияющих на принятие решений при выдаче заданий на полив,
Наиболее эффективное управление технологическим процессом полива достигается при его темпе, равном или близком к протеканию самого технологического процесса.
Исходя из особенностей технологического процесса полива и других агротехнических приемов, оценку состояния системы „почва — растение — атмосфера — технические средства воздействия" нужно проводить ежесуточно. Такая периодичность оценки состояния этой системы и выработка решения на предстоящий период позволяют с наибольшей достоверностью оптимизировать сроки и нормы полива на каждом поливном участке. При отсутствии в непосредственной близости от оросительной системы вычислительного центра обработку информации целесообразно выполнять на месте с использованием микро-ЭВМ.
Эффективность оптимизации поливных режимов на внутрихозяйственных оросительных системах обеспечивается при наличии технологической службы оперативного управления поливом. Такую службу целесообразно создать в крупных хозяйствах-водопользователях или в специализированных организациях, ведающих эксплуатацией внутрихозяйственной части оросительных систем. Эта служба способствует повышению надежности и оперативности информационного обеспечения, проведению своевременных и качественных поливов. Применение микро-ЭВМ позволяет своевременно выполнять необходимые расчеты, хранить нужную информацию при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
8.4. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
Планирование эксплуатационных режимов орошения на предстоящий сезон. Сбор нормативно-справочной информации. Сбор и анализ сведений о техническом состоянии поливной техники, оросительной сети, структуре и размещении посевов, других исходных данных. Разработка плановых эксплуатационных режимов орошения и графиков полива сельскохозяйственных культур на предстоящий сезон.
Контроль мелиоративного состояния орошаемых земель. Сбор и уточнение данных о водно-физических свойствах почвы и динамике мелиоративного состояния орошаемых земель. Определение исходных и контрольных влагозапасов в почве.
Оперативное планирование и корректировка графиков полива. Сбор и анализ текущей и прогнозной метеорологической информации, сведений о фазах развития сельскохозяйственных, культур, текущем состоянии оросительной сети, поливной техники и реализованных поливах. Планирование сроков и норм полива в каждые 5 сут. на предстоящие 10 сут. и ежедневная их корректировка на предстоящие 5 сут. на основе текущих ситуаций и прогнозной информации с помощью микро-ЭВМ. Принятие решений и подготовка оперативного плана полива. Разработка заданий на предстоящие 5 сут. специализированным
звеньям (бригадам) по техническому обслуживанию насосных станций, сети и поливных машин.
Оперативное управление поливами. Выдача заданий на полив машинистам-операторам на предстоящие сутки. Контроль и анализ выполнения оперативного плана и качества полива за истекшие сутки. Оперативные консультации технического и административного персонала.
Учет и отчетность о ходе полива. Подготовка информации о реализованных поливах по сельскохозяйственным культурам, севообороту, бригаде, эксплуатационному участку, хозяйству за прошедшие сутки, неделю, месяц, оросительный период.
Основные задачи технологической службы. Оперативное управление поливами заключается в реализации организационно-технических мероприятий, обеспечивающих оптимизацию поливного режима в соответствии со складывающимися условиями. В основу контроля сроков и норм полива положена модель, предусматривающая определение суммарного водопотребления биоклиматическим методом, а элементов режима орошения — методом водного баланса.
Технологическая служба оперативного управления поливами (ОУП) вместе с диспетчерской является центральным органом оперативного управления производством (рис. 8.2). Ее создают с учетом принципа максимального совмещения и использования существующей системы управления с сохранением иерархии. Концентрацию информации, ее обработку и разработку оперативных планов полива осуществляют в специализированном подразделении службы — отделе технологического обеспечения орошения, находящемся в подчинении главного (старшего) гидротехника. Такой отдел формируют на базе лабораторий почвенной влагометрии. По функциональным признакам в этом отделе формируют структурные подразделения с соответствующими специалистами:
Контрольные вопросы и задания.
1. Дайте анализ условий выбора дождевальной техники.
2. Как взаимосвязаны элементы оперативного управления поливами?
3. Оцените возможность применения системы оперативного управления поливами на оросительной системе, обслуживающей ваше хозяйство.
4. Сформулируйте основные функции и задачи технологической службы применительно к вашему хозяйству, региону.
Агробиологические требования предусматривают оптимальное снабжение растений водой. Дождевальная техника должна обеспечить: подачу воды в нужном количестве, необходимого качества и в требуемые сроки в соответствии с биологическими фазами развития растений; равномерное распределение воды на поле и по почвенным горизонтам в соответствии с размещением корневой системы растений; положительное воздействие полива на окружающую растение среду, создание требуемых воздушного, теплового и питательного режимов почвы и микроклимата, соответствующих физиологическим особенностям развития растений. При ее использовании должны быть исключены механические повреждения растений (поломка стеблей и др.) и отрицательное воздействие на них водного тока и дождевых капель (полегаемость, угнетение всходов, нарушение цветения и опыления).
Агропочвенные и мелиоративные требования сводятся к сохранению и улучшению микрорельефа, структуры, механического состава почвы и мелиоративного состояния земель. Использование поливной техники не должно приводить к водной эрозии, разрушению структуры и уплотнению почвы, потерям воды на глубинную фильтрацию и сбросы, вторичному засолению и заболачиванию орошаемых земель.
Организационно-хозяйственные требования предусматривают рациональную организацию территории, высокоэффективное использование поливной техники, воды и труда на поливном участке. Поливная техника и технология орошения должны обеспечивать: выполнение поливных и послеполивных механизированных работ в лучшие агротехнические сроки без ухудшения условий работы других сельскохозяйственных машин при рациональных организации территорий, труда и использовании воды на поливном участке; высокоэффективное применение поливной техники при требуемом уровне ее эксплуатационной надежности; высокий уровень производительности труда при поливе, а также прогрессивное изменение характера и условий труда.
8.2. ВЫБОР ДОЖДЕВАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Алгоритм оценки технической применимости и выбора дождевальной техники базируется на общепринятых методах районирования орошаемых территорий по способам и технике полива. Средства механизации полива выбирают на основе многофакторной оценки приства, материалов изысканий, технико-экономических обоснований и статистической отчетности.
Реализация поставленной задачи осуществляется по трем основным этапам, отраженным в принципиальной схеме оценки применимости дождевальной техники (рис. 8.1).
1. Оценка технической применимости дождевальной техники осуществляется по 13 показателям, характеризующим природно-хозяйственные условия, и основывается на учете технико-эксплуатационных характеристик, ограничивающих применимость способа и вида дождевальной техники по каждому показателю: район, хозяйство, участок, дефицит водного баланса, скорость ветра, средняя скорость впитывания воды за 1 ч, глубина залегания подстилающего почву слоя, глубина залегания минерализованных грунтовых вод, максимальный уклон, необходимый объем планировочных работ, минимальная площадь участка, высота надземной части растений, поливная норма, водообеспеченность территории, обеспеченность земельными ресурсами, наличие трудовых ресурсов.
Рис. 8.1. Составные элементы автоматической системы выбора дождевальной техники
В результате расчета даются рекомендации по применению выбранной из всей номенклатуры серийной и перспективной дождевальной техники.
2. Определение параметров работы поливной техники осуществляется путем выбора технически применимых ее видов (см. табл. 2.3), их модификаций (табл. 8.1).
3. Экономическую эффективность применения дождевальной техники оценивают на основе технико-экономических показателей технических средств для полива и оросительной системы (КЗИ, КПД, капитальных вложений, затрат труда, энергозатрат и т. д.) с учетом сложившейся обеспеченности региона земельными, водными и трудовыми ресурсами.
Оптимальный вариант поливной техники выбирает проектировщик по двум показателям - приведенным затратам и сумме баллов. Сумма баллов учитывает дефицит и степень производительного использования земельных, водных и трудовых ресурсов в данном регионе.
Для удобства пользования выходные данные по всем этапам реализации поставленной задачи сводят в таблицу результатов.
Программа, реализующая алгоритм, разработана Всесоюзным объединением „Союзводпроект". Ее используют при районировании орошаемой территории и проектировании оросительных систем в различных природно-хозяйственных условиях страны.
8.3. ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛИВАМИ
Разнообразие условий формирования почвенных влагозапасов на орошаемых полях вызывает необходимость их контроля и назначения сроков и норм полива дифференцированно для каждого поливного участка. Из-за многообразия сочетаний факторов, влияющих на водный режим почвы, и большого числа поливных участков на оросительной системе усложняется управление поливами.
Практическая реализация эксплуатационных режимов орошения в хозяйствах-водопользователях требует оперативной корректировки режимов орошения сельскохозяйственных культур. Необходимо иметь текущие и прогнозные сведения о состоянии каждого поливного участка, сведения о текущей и прогнозной влажности почвы.
В нашей стране применяют информационно-советующие системы оперативного планирования орошения, которые позволяют периодически (один раз в 3...7 сут.) собирать и обрабатывать в региональном вычислительном центре необходимую оперативную информацию. Обработанную информацию передают в управление оросительной системы. Эффективность такой информационно-советующей системы зависит от достоверности и своевременности передаваемой информации, надежности каналов связи, а также устойчивости сложившихся погодных и организационно-хозяйственных условий на оросительной системе, влияющих на принятие решений при выдаче заданий на полив,
Наиболее эффективное управление технологическим процессом полива достигается при его темпе, равном или близком к протеканию самого технологического процесса.
Исходя из особенностей технологического процесса полива и других агротехнических приемов, оценку состояния системы „почва — растение — атмосфера — технические средства воздействия" нужно проводить ежесуточно. Такая периодичность оценки состояния этой системы и выработка решения на предстоящий период позволяют с наибольшей достоверностью оптимизировать сроки и нормы полива на каждом поливном участке. При отсутствии в непосредственной близости от оросительной системы вычислительного центра обработку информации целесообразно выполнять на месте с использованием микро-ЭВМ.
Эффективность оптимизации поливных режимов на внутрихозяйственных оросительных системах обеспечивается при наличии технологической службы оперативного управления поливом. Такую службу целесообразно создать в крупных хозяйствах-водопользователях или в специализированных организациях, ведающих эксплуатацией внутрихозяйственной части оросительных систем. Эта служба способствует повышению надежности и оперативности информационного обеспечения, проведению своевременных и качественных поливов. Применение микро-ЭВМ позволяет своевременно выполнять необходимые расчеты, хранить нужную информацию при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
8.4. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
Планирование эксплуатационных режимов орошения на предстоящий сезон. Сбор нормативно-справочной информации. Сбор и анализ сведений о техническом состоянии поливной техники, оросительной сети, структуре и размещении посевов, других исходных данных. Разработка плановых эксплуатационных режимов орошения и графиков полива сельскохозяйственных культур на предстоящий сезон.
Контроль мелиоративного состояния орошаемых земель. Сбор и уточнение данных о водно-физических свойствах почвы и динамике мелиоративного состояния орошаемых земель. Определение исходных и контрольных влагозапасов в почве.
Оперативное планирование и корректировка графиков полива. Сбор и анализ текущей и прогнозной метеорологической информации, сведений о фазах развития сельскохозяйственных, культур, текущем состоянии оросительной сети, поливной техники и реализованных поливах. Планирование сроков и норм полива в каждые 5 сут. на предстоящие 10 сут. и ежедневная их корректировка на предстоящие 5 сут. на основе текущих ситуаций и прогнозной информации с помощью микро-ЭВМ. Принятие решений и подготовка оперативного плана полива. Разработка заданий на предстоящие 5 сут. специализированным
Рис. 8.2. Структурно-функциональная схема оперативного управления поливами
звеньям (бригадам) по техническому обслуживанию насосных станций, сети и поливных машин.
Оперативное управление поливами. Выдача заданий на полив машинистам-операторам на предстоящие сутки. Контроль и анализ выполнения оперативного плана и качества полива за истекшие сутки. Оперативные консультации технического и административного персонала.
Учет и отчетность о ходе полива. Подготовка информации о реализованных поливах по сельскохозяйственным культурам, севообороту, бригаде, эксплуатационному участку, хозяйству за прошедшие сутки, неделю, месяц, оросительный период.
Основные задачи технологической службы. Оперативное управление поливами заключается в реализации организационно-технических мероприятий, обеспечивающих оптимизацию поливного режима в соответствии со складывающимися условиями. В основу контроля сроков и норм полива положена модель, предусматривающая определение суммарного водопотребления биоклиматическим методом, а элементов режима орошения — методом водного баланса.
Технологическая служба оперативного управления поливами (ОУП) вместе с диспетчерской является центральным органом оперативного управления производством (рис. 8.2). Ее создают с учетом принципа максимального совмещения и использования существующей системы управления с сохранением иерархии. Концентрацию информации, ее обработку и разработку оперативных планов полива осуществляют в специализированном подразделении службы — отделе технологического обеспечения орошения, находящемся в подчинении главного (старшего) гидротехника. Такой отдел формируют на базе лабораторий почвенной влагометрии. По функциональным признакам в этом отделе формируют структурные подразделения с соответствующими специалистами:
- группа оперативного планирования поливов — инженер-гидротехник, агрометеоролог, техник-оператор;
- группа математического обеспечения — инженер-оператор, техник- оператор ЭВМ;
- почвенно-мелиоративная лаборатория - почвовед, техник. Техническая оснащенность отдела зависит от обслуживаемой площади оросительной системы. Она содержит комплекс технических средств и приборов для реализации поставленных задач: микро-ЭВМ с программным обеспечением, приборы для регистрации и анализа почвенно-мелиоративного состояния орошаемых земель, наблюдения за качеством полива, проведением метеорологических наблюдений, транспорт и оргтехнику.
Контрольные вопросы и задания.
1. Дайте анализ условий выбора дождевальной техники.
2. Как взаимосвязаны элементы оперативного управления поливами?
3. Оцените возможность применения системы оперативного управления поливами на оросительной системе, обслуживающей ваше хозяйство.
4. Сформулируйте основные функции и задачи технологической службы применительно к вашему хозяйству, региону.
