6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения "Радуга" (ФГНУ ВНИИ "Радуга"),

Повышение эффективности использования водных энергетических ресурсов при эксплуатации ГМС

А.Н. Плитинь, младший научный сотрудник

Московская обл., Коломенский район, пос. Радужный, Россия

В статье описывается разработка и внедрение новых технологий и техники орошения, обеспечивающих комплексное решение проблем повышения технического уровня, экономической эффективности, экологической безопасности и комфортных условий труда. Всеми необходимыми приоритетными качествами обладают шлангобарабанные дождевальные установки, предназначенные для полива мелкоконтурных участков со сложным рельефом.

Осознание важности управления своими геостратегическими ресурсами приходит к нам только сейчас. Причиной тому - отсутствие единой государственной водно-энергетической политики в отношениях с соседними странами, которую мы не считали нужной.

Сейчас могут иметь место только новые цивилизованные водно-энергетические отношения государств, имеющих доступ к водотокам. Мы должны разработать и ввести в действие основные принципы управления водно-энергетическими ресурсами страны.

Дефицит поливной воды привел к необходимости решения новых задач - пересмотра структуры посевных площадей под основные (традиционные) сельскохозяйственные культуры, внедрения новых ирригационных водосберегающих технологий, предусматривающих рациональное водопользование, новые агротехнологии [1]. Только учет принципа эффективного использования энергетических ресурсов в совокупности с разработкой энергосберегающих технологий позволит достичь экономически оправданного использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей природной среды. Непосредственными материалами и техническими решениями, применение которых позволит использовать меньшее количество энергии, расходуемой для реализации функционального назначения устройства без ущерба, предусмотренного функциональным назначением устройства результату его использования, являются водосберегающие, малоэнергоемкие технологии и техника орошения.

Во всем мире ведутся научно-исследовательские работы по повышению эффективности управления использованием водных энергетических ресурсов при эксплуатации ГЭС. Проведенный информационный поиск позволил установить основные тенденции по снижению удельного водопотребления, заключающиеся в совершенствовании систем поверхностного полива, разработке низконапорных дождевальных систем и аппаратов, технологий многофункционального использования дождевальных машин, развития систем внутрипочвенного и локального орошения, а также повышение качества управления водораспределением и водоподачей, рационализация технологий орошения с учетом экологических ограничений. Особенно явно проявляется тот факт, что при общности экологических и экономических проблем для всех стран, возникающих при развитии ирригации, не существует и не может существовать технических средств и технологий, одинаково пригодных для всего многообразия почвенно-климатических и организационно-хозяйственных условий в зоне действия гидромелиоративных систем. Поэтому, главной задачей является разработка малоэнергоемких и водосберегающих технологий и техники орошения, наилучшим образом адаптированных к конкретным условиям места их применения.

Исследования в области орошения дождеванием направлены на разработку технических средств и технологий, обеспечивающих при высокой производительности экономное использование воды, энергии, материально-технических и трудовых ресурсов, высокую экологическую надежность. В частности, переход на низконапорные системы позволяет снизить удельное энергопотребление на 15-20 %, повысить равномерность распределения осадков на 10-15 %, эффективность использования водных ресурсов на 15-20 %, снизить эрозионную силу искусственного дождя на 20-40 %.

В России, несмотря на значительное количество имеющихся научных разработок в области автоматизированных систем управления технологическими процессами орошения, реализация их находится явно в неудовлетворительном состоянии.

Анализ информационных и научно-технических материалов позволяет сделать следующие выводы:

изменение механизированных и автоматизированных технологий и техники поверхностного полива систем с импульсной водоподачей, низконапорной дождевальной техники, более совершенных конструкций дождевальных аппаратов, оптимального управления орошением позволяют значительно сохранить энергозатраты и непродуктивные потери оросительной воды;

уровень отечественных исследований и разработок малоэнергоемких технологий и техники орошения не уступают зарубежным лучшим образцам, научно-исследовательские организации России имеют большой научный задел в этой области исследований;

значительное отставание от передовых технологий зарубежных стран наблюдается в области доведения отечественных научных разработок до серийного производства и обеспечения широкого внедрения в практику сельскохозяйственного производства.

Поэтому важнейшая задача состоит не только в разработке малоэнергоемких и водооберегающих технологий и техники орошения, наилучшим образом адаптированных к конкретным почвенно-климатическим и организационно-хозяйственным условиям места их применения, но и быстрейшем внедрении имеющихся научно-технических разработок в производство.

Наибольшее применение, с учетом отмеченных особенностей, находят шланговые барабанные дождевальные машины и установки, которые обладают рядом преимуществ. Это высокая степень автоматизации и производительности труда при поливе (особенно для машин, работающих в движении), простота конструкции и настройки, хорошая приспособляемость к режимам полива и конфигурации орошаемой площади, высокая мобильность, возможность работы на сравнительно больших уклонах орошаемой поверхности.

В зарубежной практике разработаны и широко применяются для полива различных культур на небольших мелкоконтурных участках и полях со сложной конфигурацией шланговые барабанные дождевальные машины и установки, осуществляющие полив в движении и позиционно. Все многообразие этих установок базируется на принципе подачи воды от гидрантов закрытых оросительных сетей по гибким водоводам, в качестве которых используются полиэтиленовые трубы диаметром от 25 до 140 мм, способных обеспечить расход воды от 1,0…50,0 л/с.

К таким установкам относятся шланговые дождеватели марки "Sigma" (Чехия), многочисленные типы и модификации дождевателей фирм "Иррифранс", (Франция), "Бауэр" (Австрия), "Wright Rain" (Великобритания), "Perrot Regnesban GmbH" (Германия), "Ocmis Irrigazion" (Италия), "Lindsay (Manufackturing Co), "Fngus Irrigation", "John Pett", "Rainmatic Mobile Irrigator" (США).

В 1990-2000 гг. разработаны 16 видов техники для малообъемного орошения мелкоконтурных участков со сложным рельефом, применительно к площадям от 0,06 до 10 га (система КИ-5, комплект "Радуга" СОК-0,06, передвижная дождевальная установка ДШ-0,6П, шланговый дождеватель ДШ-1, комплект малоинтенсивного дождевания "Росинка" КМД-0,06, комплект микроорошения "Дождик", комплект импульсно-локального орошения ИЛО, комплект локально-импульсного орошения КЛИП; комплект модульного орошения КМДТ-0,1; система МИЛОС, комплекты синхронно-импульсного дождевания, автоматизированные системы поверхностного полива).

Снижение энергопотребления новой техники - концепция энергосберегающих технологий - будет достигается за счет:

высокой унификации, а, следовательно, быстрособираемых дешевых и надежных в работе машин и установок нового поколения;

использования гиппоидных (планетарных) колесоприводов с более высоким КПД и снижением усилий на перекатывание, в результате потребление энергии может снизиться в 2…4 раза;

снижения давления воды с улучшением качества полива и уменьшением материалоемкости из-за возможности использования тонкостенных металлических или бетонных низконапорных труб;

орошение водный энергетический ресурс

использования электричества на движение, потребление энергии уменьшиться за счет увеличения КПД, который выше, чем у гидромеханических и двигателей внутреннего сгорания;

многофункционального использования машин и установок с переходом на поливные мостовые агрегаты с одновременным внесением элементов питания, структуризации почвы, борьбы с сорняками и болезнями, ускорения роста растений, а также рыхления почвы, мульчирования на основе разработки новых пассивных и активных рабочих органов, совмещение операций позволяет исключить целый набор сельскохозяйственной техники, уменьшается уплотнение почвы, а следовательно снижаются энергетические затраты на ее рыхление;

повторного использования сбросных вод, когда не будут нужны энергозатраты на дополнительную подачу воды;

уменьшения потерь воды на испарение путем уменьшения высоты расположения дождевальных насадок или применения комбинированных способов полива;

контроля и оптимального управления технологическими процессами и операциями на основе компьютерной, микроконтроллерной техники, средств автоматики [2].

В заключение, необходимо отметить, что разработка и внедрение новых технологий и техники орошения должны обеспечить комплексное решение проблем повышения технического уровня, экономической эффективности, экологической безопасности и комфортных условий труда, но только при условии создания единой государственной водно-энергетической политики, ориентированной на оперативное внедрение данных технологий и техники орошения.

Библиографический список