Проектирование и установка оросительных систем для склонов

[polivmax]

Проектирование и установка оросительных систем для склонов
Существует очень мало справочной литературы по вопросам проектирования и установки оросительных систем для зон с уклоном, поэтому создание руководств и изучение «тонкостей» проводилось методом проб и ошибок.
Склон, в данном случае, рассматривается как зона, для которой фактор поверхностного обезвоживания становится значимым или изменения уровня влияют на гидравлические расчеты. Эта инструкция предназначена для того, чтоб предоставить обзор в отношении основных требований и соображений по установке дождевателей на склоне. Ее следует использовать только в качестве общего руководства – необходимо вводить поправки на местные условия и убедиться в том, что вы придерживаетесь местных норм и правил и предпочтений владельца участка.

Крутизна склона
Склон характеризуется соотношением длины к подъему (горизонтальное расстояние к приросту значения вертикальной проекции).
Например, если на отрезке 30 метров, прирост высоты составляет 15 метров, то у вас уклон 2:1.

Уклон также может выражаться в процентах. Процент уклона рассчитывается, как подъем к длине. Таким образом, увеличение высоты на 15 метров на отрезке 30 метров соответствует 50% уклону.
На Рисунке ниже показаны различные уклоны; они характеризуется процентным выражением, значением угла и коэффициентом. Диаграмма пригодна при рассмотрении топографических планов.

При чтении плана орошения склона, важно помнить, что вы интерпретируете данные с плоской поверхности: при проведении измерений поперек склона на плоском плане, вы должны учитывать угол уклона.
Для расчета фактического расстояния поперек поверхности склона, беря данные с плоского плана, используйте формулу: c2 = a2 + b2, где
c – это расстояние поперек поверхности склона,
a – это измеренное значение длины,
b – это измеренное значение подъема (Рисунок ниже).
Например, расчет фактического расстояния поперек склона 2:1, который соответствует измеренному расстоянию в 30 метров на плане орошения склона, осуществляется следующим образом: c2 = 302 + 152. Это c2 = 900 + 225, или c2 = 1125. Теперь, для того чтобы вернуться к c, вам нужно рассчитать квадратный корень c2, а в данном примере квадратный корень из 1125 равен 33,5 метров; при округлении значений расстояние поперек поверхности склона составляет 34 метра.

Выбор и установка дождевателей
Идеально, если у дождевателей норма полива не будет превышать норму впитывания влаги почвой. Тем не менее, так как большинство монтажных работ проводятся на склонах при различных условиях и на различных типах грунта, то чем выше адаптивность оросительной системы, тем легче проводить настройку под различные условия.

Внимание: обычно дождеватели с фиксированным типом распыления (статика) характеризуются нормой подачи от 38 до 50 мм. воды в час, и могут быть непригодными для использования на склонах.
В большинстве случаев настройка времени работы дождевателя при помощи функции контроллера, отвечающей за циклы впитывания воды, будет должным образом регулировать норму подачи воды. Дождеватели со струйным распылением, или использующие технологию капельного орошения или микроорошения могут оказаться более приемлемым выбором для многих зон со склонами, которые слишком малы для роторных оросителей.

Если возможно, используйте насадки с траекторией подачи воды под малым углом (или горизонтально) для зон, расположенных рядом с вершиной склона, дабы уменьшить степень сноса ветром струи. Эти головки с траекторией подачи под малым углом будут характеризоваться меньшим радиусом разброса (при том же давлении и норме расхода) нежели при стандартной траектории дождевателя в 25°, поэтому их следует располагать несколько ближе друг к другу. (Это будет увеличивать норму полива.)
Если сопла с траекторией подачи воды под малым углом используются для зон, расположенных рядом с вершиной склона, то форсунки должны быть установлены вертикально (посмотрите на дождеватель, обозначенный как A на Рисунке ниже).
Если используются насадки со стандартной траекторией на вершине склона, то форсунки должны быть наклонены в сторону подножья склона. Они также должны быть установлены на некотором расстоянии от вершины хребта склона для того, чтобы снизить снос ветром (посмотрите на дождеватель, обозначенный как Б на Рисунке ниже).
Форсунки дождевателей для склонов со средним уклоном должны устанавливаться в склон под углом. Рекомендуется угол, который является некоторым средним значением между вертикальной линией и перпендикуляром к склону. (Этот угол соответствует половине угла склона. Например, склон с коэффициентом 2:1 или 50% склон имеет угол 26 градусов, поэтому отклоните головку на 13 градусов от перпендикулярной линии.) Посмотрите на дождеватель, обозначенный как В на Рисунке ниже.

Монтаж на склоне не является точной наукой. Если форсунки с траекторией подачи воды под малым углом используются в середине или у подножья склона, то не стоит использовать это руководство.

Форсунки, установленные у подножья склона, должны быть наклонены чуть в сторону от склона, чтобы не подавать воду непосредственно перед дождевателем (Посмотрите на дождеватель, обозначенный как Г на Рисунке ниже). Снова-таки, это не точная наука: могут потребоваться эксперименты для определения приемлемого наклона.

Многие производители выпускают дождеватели, поднимающимися на двенадцать дюймов (30см), для работы с более высокими надпочвенными покровами.
Все дождеватели с поднимающейся форсункой для орошения склонов должны устанавливаться на шарнирных соединениях, так чтоб вы могли регулировать их угол к склону без усилий, (изгибая) в сторону латеральных линий (Рисунок А ниже). При работе с дождевателями для кустов после того, как положение трубы и угол наклона форсунки установлены, металлический стержень должен быть установлен в земле под тем же углом, а дождеватель должен быть прикреплен к этому колышку (Рисунок Б ниже).

Дождеватели, установленные на склоне, будут орошать участок эллиптической формы; дальность разброса вниз по склону будет увеличена, в то время как вверх по склону дальность разброса будет уменьшена. По этой причине расположение дождевателей должно быть выверено таким образом, чтобы обеспечивать равномерное покрытие. Общим правилом, которому нужно следовать, является уменьшение расстояния между рядами поперек склона из расчета один процент к одному проценту, беря в расчет то значение увеличения уклона, которое свыше десяти процентов. Например, если уклон составляет 16 процентов, а радиус разброса дождевателей - 15 метров, то вам следует уменьшить расстояние на 6 процентов или примерно 1м.

Кроме того, ряд форсунок, которые находятся ближе всего к верхнему ряду дождевателей на склоне, будет характеризоваться разбросом, который меньше их заданного радиуса, а ряд форсунок, который находится ближе всего к нижнему ряду дождевателей, будет характеризоваться разбросом, который выше их заданного радиуса. Для того, чтобы это исправить, нужно передвинуть внутренние ряды дождевателей в сторону верхнего ряда, на такое расстояние, на которое разброс вверх по склону уменьшился.

Эти изменения расстояний, помимо всех прочих, которые уже сделаны, проводятся для того, чтобы подстроиться под ветровой режим, относительную влажность или под другие непостоянные условия, варьирующиеся в зависимости от местности.

Дренаж в нижней точке
Чтобы исключить отток воды от самой нижней форсунки в системе после каждого орошения, проверьте, чтобы на трубе (для форсунок на стойке) или в спринклерах был установлен анти-дренажный клапан (CV, SAM и т.д.). «CV» клапаны представлены в различных формах и размерах.
Некоторые анти-дренажных клапана являются настраиваемыми, поэтому вы можете настроить контрольное значение для того, чтобы компенсировать перепады высоты.
Например, компания Hunter Industries производит анти-дренажный клапан – HCV, который может быть настроен под выходное соединение без демонтажа клапана с латеральной трубы. HCV может быть настроен простым поворотом пластикового винта, а также при проведении манипуляций в корпусе, в основании дождевателя или после того, как форсунка дождевателя будет демонтирована (смотреть Рисунок ниже).
Компании производители оборудования также учитывает проблемы низконапорного дренажа (стока), производя как подъемные дождеватели, так и дождеватели для кустов, которые включают встроенные CV клапаны.
Например, стандартный SAM клапан ротора Rain Bird 5000 будет предотвращать дренаж, вызванный перепадом высот до 2 метров. Упругое давление пружины плотно прижимает резиновую прокладку напротив впускного отверстия дождевателя до того момента, пока давление воды на прокладку не станет большим, нежели это давление.

Установка Труб
Основной трубопровод оросительной системы должен быть установлен у подножья склона для того, чтобы уменьшить количество проблем
в случае прорыва в магистральном трубопроводе.

В идеале можно установить отсечной кран или задвижку для того, чтобы перекрывать поток воды в случае прорыва трубопровода. Это устройство должно быть соответствующего размера. Удостоверьтесь в том, что пропускная способность
любого запорного устройства соответствует наибольшему, необходимому расходу системы. Система латеральных труб должна быть проложена и смонтирована параллельно склону. Укладка труб параллельно линии противоэрозийных сооружений является неприемлемой, если имеются перепады высот вдоль этой линии.

При проектировании системы и выборе труб, удостоверьтесь в том, что вы учли потери давления (или увеличение) на 0,03 бар на 30см. перепада высот. Тут может пригодиться таблица потерь в зависимости от размера трубы, основываясь на перепадах высот, исходя из фактического давления в системе и расстояния до дождевателя, который расположена выше всего.

Другие факторы, которые необходимо учитывать
Необходимо учитывать рабочее давление системы. Низкое давление (ниже 3.5 бар) увеличивает размер капель, тогда как более высокое давление создает более мелкие капли, которые легче сдуваются ветром. Остерегайтесь слишком низких значений давления, так как большие капли воды могут привести к уплотнению грунта и увеличить поверхностный сток.
Если устанавливаются датчики влажности – необходимо устанавливать по одному для каждого участка с дождевателями или, как минимум, по одному для каждого горизонтального ряда латеральных труб.
Если магистральный трубопровод расположен на верху склона, то анти-дренажные клапана должны быть установлены на латеральных трубопроводах или непосредственно под каждым дождевателем, чтобы не дать воде вытечь из труб. Отсутствие надлежащей проверки может вызвать проблемы с эрозией почвы, а в худших случаях может возникнуть вакуум, что приведет к разрушению трубы.
Мастер клапан (при необходимости) должен быть установлен у источника, чтобы снижать давление в магистральном трубопроводе по завершении каждого цикла орошения.
Убедитесь в том, что система, установленная на склоне, является достаточно гибкой в разбивке по зонам. Хотя вы можете объединить верхнюю, среднюю и нижнюю зоны вместе, но это не позволит вам подстраиваться под увеличение потребности в воде в верхней части склона, где временами будет дуть сильнее ветер и присутствует избыточное воздействие солнечного света. Растянутые расстояния и перегруженные системы в дальнейшем будут приводить лишь к проблемам.
Также запомните, что большинство склонов включают разнообразные условия и типы грунтов. Они, как правило, состоят из возвышений и углублений, и чем гибче система, тем легче ей приспособится под эти разнообразные условия.
Опытный проектировщик учтет преобладающие ветры, положение склона относительно линии север-юг, типы растений и т.д., при рассмотрении ситуации на стадии проектирования.

Составление графика
Структура почвы сама по себе не определяет норму впитывания влаги, но может дать вам общее представление о приблизительных значениях нормы (для большинства склонов потребуются исследования грунта)

Более подробно о процессе инфильтрации можно прочитать в отдельной статье
Процесс инфильтрации (впитывания)

Данные на представленные на рисунке выше могут использоваться для определения примерного значения нормы впитывания влаги для земли, лишенной растительности.
Если нормы подачи воды дождевателями выше, чем нормы впитывания влаги грунтом, будьте уверены, что орошение следует распланировать с учетом ряда циклов полива. Используйте методику планирования «цикл и впитывание» (cycle-andsoak): подавайте небольшие количества воды по многу раз, с перерывами между циклами, чтобы дать воде впитаться в грунт.
Ещё один вариант составления плана полива заключается в том, что нижние участки склона будут требовать меньшего орошения, поскольку они будут получать дополнительную воду в виде стока из зон, находящихся выше. Используя дождеватели с высокой нормой осадков, вы можете компенсировать уменьшенное индивидуальное время работы от верха до подножия холма.
Например:
Наверху – 30 минут для осуществления необходимого цикла орошения.
В середине – 15 минут на один цикл орошения.
Внизу – 15 минут для любого другого цикла орошения.

Также вы можете компенсировать неравномерность полива путем снижения нормы осадков дождевателей, спускаясь вниз по склону.
Важно удостовериться в том, что обслуживающая систему организация или персонал, осведомлен о факторах, которые были учтены при проектировании и установке, в особенности о тех, которые касаются времени работы и норм подачи воды. Во многих случаях разработанные и установленные надлежащим образом системы становятся неэффективными по причине неподходящих настроек, устанавливаемых через некоторое время.