РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ (13) A4 (11) 22369 (51) E02В 13/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2008/0414.1 (22) 14.04.2008 (45) 15.03.2010, бюл. № 3 (72) Ибатуллин Сагит Рахматуллаевич; Джаманбаев Берикхан Сагинбекович; Магай Сергей Давыдович; Бекбаев Рахым Кыздашевич (73) Товарищество с ограниченной ответствен- ностью " Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства" (KZ) (56) Дементьев В.Г. Орошение (с. 106). - М.: Колос, 1979. – с. 303; Мелиорация и водное хозяйство. Кн.6. Орошение: Справочник ( с. 150-151). / под ред. Б.Б. Шумакова. - М.: Агропромиздат, 1991, - с. 319 (54) СУБИРРИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА УВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ (57) Область применения изобретения - сельское хозяйство, а именно орошаемое земледелие и сельскохозяйственная мелиорация. Устройство и способ субирригационного увлажнения корнеобитаемого слоя сельскохозяйственных культур и плодоягодных насаждений применяется, преимущественно, в открытых грунтах с близким (1...2 м) первоначальным залеганием уровня грунтовых вод ( УГВ). Она предназначена для бездефицитного снабжение капиллярно-подпертой влагой корнеобитаемый слой выращиваемой культуры в течение всей вегетации путем искусственно-интегрированного регулирования уровня грунтовых вод ( УГВ) и дополнительной подачи оросительной воды по субирригационной внутрипочвенной увлажнительной системе с гарантированным получением урожайности возделываемой культуры. Например, от посадки семян до углубления корневой системы растений на глубину 0,3 м - УГВ под полем поддерживается на отметке 0,4...0,6 м, а далее до полного его созревания фиксировано снижают до 1 м по мере углубления корневой системы растений в глубь. Подъем и снижение УГВ производиться установлением поплавковой системы с гофрированным гибким шлангом на определенную отметку ( в пределах высоты емкости) и дополнительной нормированной подачи поливной воды. Необходимый напор и расход воды обеспечивается за счет самонапорообразующего «чигиря», устанавливаемых на магистральном канале. На всех стадиях влажность корнеобитаемого слоя почв будет поддерживаться автоматически на уровне 73...97 % от НВ, а при первоначальной минерализованной грунтовой воде ( ГВ) можно создать пресную подушку ГВ, смешиванием поливной воды в определенных соотношениях и получить гарантированные урожаи сельскохозяйственных культур. Субирригационная система состоит из открытого магистрального канала с водозаборным узлом (самонапорообразующим « чигирем»), подводящего закрытого трубопровода, регулирующей емкости с передвижным поплавковым устройством, распределительных, участковых трубопроводов, укладываемых на глубине 0,45 м и пластиковых субирригационных увлажнительных труб, располагаемых на глубине 1,0 м от поверхности земли через 10 и более метров протяженностью 75... 150 м. (19) KZ (13) A4 (11) 22369 --- PAGE BREAK --- 22369 Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно орошаемое земледелие и сельскохозяйственная мелиорация при выращивании сельскохозяйственных культур, преимущественно, в открытых грунтах с близким первоначальным залеганием (1...2 м) уровня грунтовых вод (УГВ). Из библиографических источников известен способ орошения сельскохозяйственных культур путем искусственного регулирования (поддержания) УГВ в течение вегетационного периода на глубине 0,8...1 м за счет уменьшения или увеличения (шлюзования) подачи воды по мелким временным каналам или более глубоким постоянным дренам- трубам ( глубиной 1...1,5 м). ( Дементьев В.Г. Орошение ( с.106). - М.: Колос, 1979. - с. 303; Мелиорация и водное хозяйство. Кн.6. Орошение: Справочник (с. 150-151). / Под. Ред. Б.Б. Шумакова.- М.: Агропромиздат, 1990. - 415 с; Ерхов Н.С. и др. Мелиорация земель ( с. 130-131) - М.: Агропромиз- дат, 1991.- с. 319). При этом корнеобитаемый слой почв в течение вегетации увлажняется капиллярно- подпертой влагой от уровня грунтовых вод, который искусственно регулируется шлюзованием и путем дополнительной подачи воды или её прекращением по существующей ирригационно-дренажной системе. Существующая субирригационная система увлажнения почв состоят из мелких подводящих, распределительных и открытых участковых каналов глубиной 1...1,5 м. Участковые каналы через специальные водозаборные узлы соединяются с увлажнительными дренами-трубами. Вода в увлажнительные дрены-трубы поступают из открытых участковых каналов, уровни воды в которых в течение вегетации поддерживаются на определенной фиксированной отметке при помощи шлюзов - регуляторов. Недостатками прототипа являются низкие пределы искусственного регулирования уровня грунтовых вод в пределах 0,8...1,0 м от поверхности земли; недостаточное увлажнение корнеобитаемого слоя почв; невысокий коэффициент земельного использование ( КЗИ) и стесненное движение сель- скохозяйственной техники при производстве агротехнических работ из-за открытой оросительной сети каналов; появление концевого сброса поливной воды из каналов, потери оросительной воды на испарение с водной поверхности подводящих открытых каналов в течение вегетационного периода; засорения русел открытых каналов растительными и животными остатками, которые перекрывают живое сечение соединительной трубы, между участковым каналом и увлажнительными дренами-трубами и затрудняют беспрепятственное поступление воды в закрытую систему, требуя постоянной очистки. Задачей изобретения являются повышение КЗИ путем замены открытых каналов закрытыми трубопроводами, оперативное автоматическое регулирование уровня грунтовых вод и улучшение равномерности увлажнения корнеобитаемого слоя почв, ликвидация непроизводительных потерь оросительной воды на концевой сброс и физическое испарение, уменьшение эксплуатационных затрат по доставке воды до поливных модульных участков, повышение водообеспеченности за счет совместного использования оросительной и грунтовой воды ( в том числе минерализованной) в различных соотношениях, автоматический возврат излишек поливной воды из закрытой системы в магистральный канал посредством сливного патрубка напорообразующей емкости «чигиря». Поставленная задача достигается за счет замены открытых систем на закрытые и дополнительной подачи оросительной воды во внутрипочвенные субирригационные увлажнительные трубопроводы с песчано-гравийной обсыпкой; установки на распределительном или участковом трубопроводе регулирующей емкости, автоматически поддерживающей уровень грунтовых вод на определенной отметке в зависимости от развития корневой системы растений, совместного использования грунтовых и оросительных вод. Закрытые пластмассовые трубопроводы (подводящий, распределительный, участковый) укладываются на глубине 0,45 м, а увлажнительные субирригационные пластиковые трубы на глубине 1,0 м от поверхности земли с уклоном 0,0015...0,0030. Траншею под пластиковые трубы копают с помощью узкотраншейного цепного многоскребкового экскаватора ЭТЦ-161 на базе МТЗ-82 с шириной рабочего органа 0,26 м (используют при прокладке телефонных линий). По всей длине увлажнительных труб и по ширине траншеи устраивают защитно-фильтрующую обсыпку размером 0,26 м х 0,25 м из песчано- гравийной смеси. Увлажнительные трубы (d=25...40 мм) через 0,33 м перфорируют (d-3..5 мм) по кругу в четырех местах под углом 90° и обворачивают защитно-фильтрующим материалом. В концевой части каждой субирригационной увлажнительной системы монтируется гибкие пластиковые патрубки с краниками ( вентилями), выходящими на поверхность поля для выпуска «воздушной пробки» в атмосферу при заполнении полости труб водой. Расстояние между увлажнительными пластиковыми трубами - 10 и более метров в зависимости от литологического строения почвогрунтов орошаемого участка, протяженность - 75...150 м. Регулирующую емкость изготавливают из пластиковых труб большого диаметра (1000 мм) и устанавливают на глубине 1,5...2,0 м с выступающим над поверхностью земли оголовком высотой около 1 м. Внутри каждой емкости устанавливается передвижное ( в пределах высоты бака) поплавковое устройство с гибким гофрированным шлангом, которое обеспечивает поддержание определенного уровня грунтовых вод (УГВ) под орошаемым участком для капиллярно- подпертого увлажнения расчетного слоя почв в необходимых пределах 73...97 % от наименьшей влагоемкости (НВ) в течение всего периода роста и развития сельскохозяйственных растений. 2 --- PAGE BREAK --- 22369 Принципиальная схема субирригационной системы увлажнения почв в плане представлена на фиг. 1, разрезе А-А - фиг. 2. Предлагаемая система состоит из открытого магистрального канала с водозаборным узлом (самонапорообразующим « чигирем») 1, подводяще- го закрытого трубопровода 2, регулирующей емкости 3 с передвижным поплавковым устройством, распределительного пластикового трубопровода 4, участкового пластикового трубопровода 5, пластиковых субирригационных увлажнительных трубопроводов 6. Субирригационная система работает следующим образом. В начале поливного периода ( до или посева семян) поплавковую систему в регулирующей емкости 3 устанавливают на определенной отметке, которая будет поддерживать УГВ под орошаемым полем в определенном интервале, и осуществляют подачу воды из магистрального канала посредством самонапорообразующего « чигиря» в закрытую субирригационную систему увлажнения для доведения влажности верхнего слоя почв до оптимальных пределов. По мере использования искусственно сформировавшейся влаги корнеобитаемого слоя почв на испарение и транспирацию растениями, образовавшийся дефицит влаги восполняется за счет капиллярно- подпертой влагой от постоянно поддерживаемого УГВ. В результате происходит снижение УГВ на орошаемом участке и, следовательно, уровня воды в регулирующей емкости. При этом поплавковая система 3, среагировав на уменьшение уровня, позволяет новому объему оросительной воды поступить из вышерасположенных закрытых трубопроводов 1,2,4,5 через регулирующую емкость 3 в субирригационную увлажнительную систему 6 и восстановиться УГВ на заданной отметке. В комплексе все это позволяет субирригационной системе работать в автоматическом режиме, поддерживая оптимальный водный режим почв в течение всей вегетации и связанных с ним другие мелиоративные режимы для получения высокой и стабильной урожайности растений. По мере развития корневой системы сельскохозяйственных культур в глубь появляется настоятельная необходимость поддержания расчетного слоя почв в пределах 73...97 % от НВ и снижения УГВ до определенной отметки. Для этого временно прекращают подачу воды по субирригационной увлажнительной системе перекрытием задвижки перед емкостью 3 и наблюдают за снижением УГВ в регулирующей емкости до намечаемой глубины. При достижении УГВ предполагаемой глубины поплавковую систему опускают до этой отметки и возобновляют подачу воды открытием задвижки перед регулирующей емкостью 3. В целях экономного использования капиллярно-подпертых запасов грунтовой воды на эвапотранспирацию с увлажняемых полей, то есть, соответственно оросительной воды и поддержания оптимальной влажности расчетного слоя почв такой процесс в течение вегетации может повторяться несколько раз в зависимости от развития корневой системы возделываемой культуры в глубь и сложившихся климатических условий. По окончании поливного периода подачу воду по закрытым системам трубопроводов прекращают. При этом оставшаяся в системе часть воды поступает через субирригационные увлажнители в зону аэрацию, освобождая полости закрытых трубопроводов от воды. Таким образом субирригационная система подготавливается к консервации на осенне-зимний период. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Субирригационная система увлажнения почв, включающая открытых подводящих, распределен- ных и участковых каналов (1…1,5 м), с также закрытых дрен-увлажнителей, отличающаяся тем, что она состоит из открытого магистрального канала и закрытых ( пластиковых) подводящих, распределительных, участковых и увлажнительной сети трубопроводов. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на (водоисточнике) магистральном канале устанавливается водозаборный узел с самонапорообразующим « чигирем» для создания постоянного напора (1 м) над орошаемым массивом и непрерывной подачи необходимого расхода воды в закрытую систему, а случае их переполнении возврат обратно в канал через сливной патрубок напорного бака. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на распределительном или участковом трубопроводе устанавливают регулирующую емкость, поддерживающую уровень грунтовых вод под орошаемым участком на определенной отметке, оснащенную передвижной поплавковой системой с гофрированным гибким шлангом. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что подводящая, распределительная, участковая сеть укладываются на глубине 0,45 м, а субирригационные перфорированные увлажнительные трубы с песчано-гравийной дренажной обсыпкой (0,26 м х 0,25 м) – на глубине 1,0 м с определенным уклоном (0,0015 … 0,003) в сторону движения воды. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что концевой части в каждом субирригационном увлажнительном трубопроводе монтируется гибкие пластиковые патрубки с краниками ( вентилями), выходящими на поверхность поля для выпуска, накапливаемых «воздушных пробок» в атмосферу. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что при исходной высокой минерализации грунтовых вод для создания над ним « пресной подушки», осуществляется подача оросительной воды по субирригационным увлажнителям в необходимых соотношениях. 3 --- PAGE BREAK --- 22369 Верстка Болекова А.Д. Корректор Мадеева П.А. 4