Текст книги "Автоматизированные системы полива для чудо-урожая"

Инструменты для ручного бурения скважины

Изготовление скважин для получения воды по такой технологии не так давно использовалось как промышленный метод. В настоящее время в промышленности он тоже применяется, но только в тех случаях, когда нет возможности доставить буровую технику. Ударно-вращательное бурение использует только мускульную силу человека, за счет применения такой технологии сооружают конструкции диаметром до 250 мм и глубиной до 70 м, однако в некоторых случаях глубина скважины может составлять и до 100 м.

Скважину ударно-вращательным методом изготавливают путем вращения различных буров, в случае твердых или сыпуче-плавучих пород применяют специальные долота и стаканы. Все упомянутые инструменты крепятся к специальным буровым штангам – стержням. Их вращают вручную или поднимают и сбрасывают в скважину.

Чтобы пройти пластичные породы, представляющие собой смесь глины с песком или же чистую глину, обычно используют специальные ложковые буры, или ложки. Ложка – небольшой полуцилиндр, сделанный из листовой стали, режущая кромка находится у него слева. Порода в полости данной конструкции удерживается за счет сжатия и прилипания, поэтому продольная щель, находящаяся между кромками, для сыпучих пород делается более узкой. Ложка забирает в себя породу между верхней и нижней кромками.

Такой бур вполне можно сделать и самостоятельно, например из трубы нужного диаметра. Ее можно использовать даже без специальной термической обработки режущих кромок. Порода, которую бур вырезает, поднимается на поверхность вместе с самим инструментом. За одно погружение в скважину можно углубиться приблизительно на 30–40 см.

Существует иная конструкция: бур выполняют в форме обыкновенного бурава – стального диска с узким сектором и отогнутыми кромками. Однако, этим инструментом очень неудобно работать в пластичных необваливающихся породах. Такой бур очень легко уходит в сторону, часто вызывает слишком сильное искривление скважины.

Для работы с плотными глинами и суглинками берут змеевиковый бур, или змеевик, который внешне очень похож на бурав по дереву (рис. 9).

Рисунок 9. Змеевиковый бур

Нижняя режущая кромка этого инструмента по форме напоминает ласточкин хвост и делается закаленной. Змеевик работает как штопор: при вращении он ввинчивается в грунт, при его подъеме порода держится на его винтовых лопастях. После каждых двух оборотов змеевик нужно поднимать. Если это делать реже, нагрузка на бур будет слишком большой, из-за чего штанги могут порваться.

Такую конструкцию самостоятельно выполнить весьма проблематично, поэтому вместо него часто используют отрезки винтовых шнеков от сельскохозяйственной техники. Берут элемент шнека с 3–4 витками, снизу с помощью дуговой сварки закрепляют стальное сверло, чтобы бур шел строго по центру в забое. Сверху прикрепляют отрезок трубы, через который змеевик будет соединяться со штангами. Очень удобно использовать для бурения плотных глин обыкновенные рыболовные буры.

Прокладка поливного водопровода

Первая задача, которая решается при покупке дачного участка, – прокладка поливного водопровода. В отличие от центрального водоснабжения, где в итоге требуется качественная питьевая вода, здесь можно применять нержавеющие или металлопластиковые трубы. Наиболее дешевый вариант – от входа водопровода прокладывать шланги, изготовленные из различных синтетических материалов.

Собирать такой водопровод можно с помощью сварки или же путем соединения труб металлическими фитингами. Если необходим водопровод, который будет использоваться только в теплое время года, совсем не обязательно копать под него траншею, лучше всего установить трубы на металлические опоры. При сборке учитывают, что нужно будет делать небольшой наклон в сторону выпускного вентиля – так гораздо проще слить воду из системы после окончания дачного сезона, чтобы она в холодное время года не замерзла и не разорвала трубы.

Если позволяют средства и время, то можно всего разместить поливной водопровод под землей, ниже уровня промерзания грунта. Для этого нужно использовать неоцинкованные металлические трубы, которые перед укладкой в траншею окрашивают. Это позволит предохранить конструкцию, особенно сварные и иные соединения, от воздействия коррозии, что в значительной степени увеличивает срок службы всей системы водопровода. Если трубы оцинкованные, то их окрашивают только на участках, где оцинкованное покрытие сошло, – в районе сварных соединений. Хромированные и пластиковые трубы вообще можно не окрашивать.

Если на изготовление трубопровода для полива времени и средств нет, используют обыкновенные шланги. Как летний вариант, такое решение проблемы практически идеально – шланги не потребуют значительных финансовых затрат, собирать их в одну конструкцию очень легко (не понадобится каких-нибудь особенных навыков или умений), не придется изготавливать систему утепления водопровода. После завершения дачного сезона шланги просто сматывают и убирают до весны.

У такого способа организации поливных работ есть и несколько недостатков. Прежде всего, материал, из которого изготовлены поливные шланги, слишком мягкий – его можно повредить лопатой или мотыгой. При длительном нахождении на солнце такие шланги имеют свойство рассыхаться. Кроме того, на морозе шланги трескаются, хранить их в сарае не стоит, так как в этом случае разрывов или трещин точно избежать не удастся.

Не каждый шланг предназначен для высокого давления воды. Если в системе оно достаточно большое, а шланг на это не рассчитан, то он сразу же может прийти в негодность, поэтому в данном случае приобретают армированные шланги, способные выдержать высокое давление.

Чтобы соединять между собой подобные элементы в единую систему, применяют пластиковые фитинги: трубки, тройники, переходники, хомуты и т. д.

Учет расхода воды

Учет расхода воды производится с помощью специальных счетчиков. Они необходимы в случае, если участок снабжается водой от центрального водопровода или же от коллективной артезианской скважины.

В других случаях он особо не нужен, так как его устанавливают для контроля за расходом воды, который необходим для ее оплаты. Если водоснабжение полностью автономное, такой счетчик будет попросту не нужен.

Учет расхода воды для питья и полива является составляющей бережного отношения к природе. Необходимо предотвратить неконтролируемую утечку воды и таким образом устранить переплату за нее и сберечь природные богатства.

Для дачного участка лучше всего использовать тахометрический водяной счетчик. Внутри него находятся лопасти, а поток воды заставляет их вращаться. Данные поступают на сам счетчик, который и ведет контроль за расходом воды. Такая конструкция очень несовершенна, может сбиваться в показаниях, если вода будет мутной, однако она очень дешевая и способна служить в течение длительного времени – около 5–6 лет. Поэтому именно такую конструкцию чаще всего используют не только на дачных участках, но и в квартирах.

Защита водопровода от замерзания

Относительно теплые последние несколько зим могут расслабить садоводов при сооружении коммуникаций в плане их защиты от морозов. Однако в средней полосе России зачастую несколько теплых зим являются предвестниками одной сильно морозной.

Чтобы не допустить замерзания водопровода, при его изготовлении продумывают дополнительное утепление. Особенно это важно в случае, если колодец или скважина расположены далеко от дачного домика.

Главный принцип при оборудовании системы водопровода – проложить его таким образом, чтобы он располагался ниже уровня промерзания грунта. Как известно, температура в толще почвы всегда приблизительно одинаковая – +4–+6 °C. Реализовать такой проект далеко не всегда представляется возможным, так как на отдельных участках земля может промерзнуть на полтора-два метра. Изготовление глубокой траншеи повлечет за собой большие земляные работы, которые потребуют значительных временных и трудовых затрат. Есть несколько технологий, позволяющих соорудить незамерзающий водопровод без закладки труб на большой глубине.

Трубопровод с постоянно циркулирующей водой

Многие дачники, у которых нет постоянного зимнего водопровода или же в случае неправильного его оборудования, решают проблему с замерзанием так: открывают кран так, чтобы вода постоянно вытекала из трубы тонкой струйкой. Технология простая, но далеко не всегда ее можно использовать, тем более, когда на участке нет централизованной канализации, а слив идет в герметичный септик. В любом случае, расход за сутки достигнет нескольких сотен литров.

Вполне допустимо организовать циркуляцию воды без слива. При сооружении водопровода прокладывают не одну, а сразу две трубы. Вторую трубу используют в качестве обратной. Насос, который выкачивает воду из скважины, эту воду и возвращает туда. Чтобы насос не работал постоянно, на него устанавливают таймер, чтобы он включался каждые полчаса на пару минут. В течение это времени вода не сможет замерзнуть.

При замерзании 1 л воды в окружающую среду выделяется 330 кДж тепла, т. е. средние теплопотери на 1 погонный метр трубы составляют 15 Вт. Зная диаметр трубы и объем воды, находящийся в ней, рассчитывают нужную периодичность работы насоса для того, чтобы заменить остывшую воду на новую, температура которой равна температуре грунтовый вод.

Для недопущения замерзания трубопровода из него можно полностью слить воду. Данная технология лучше всего подходит для дачников, использующих погружные насосы, которые находятся непосредственно в скважине. Решение здесь очень простое: над насосом в шланге проделывают небольшое отверстие диаметром 2–3 мм, сразу после его выключения вода из труб возвратится в скважину. На другом конце трубы устанавливают обратный клапан, через который трубопровод после ухода воды начнет заполняться воздухом. При очередном включении насоса клапан автоматически закроется, а вода станет поступать в трубы.

Данная технология сложна в исполнении при использовании всасывающих насосов, находящихся на поверхности земли, так как для их правильного функционирования требуется постоянное наличие воды во всасывающей трубе. Для этого у таких насосов на входном конце трубы расположен обратный клапан, не позволяющий воде возвращаться обратно в скважину.

Один из способов защиты водопроводных и канализационных коммуникаций в холодное время года – прокладка труб ниже уровня промерзания грунта. На большей части территории России, где морозы достигают 35–40 °C, траншеи выкапывают на глубину до 2–2,5 м.

При создании большого давления в трубопроводе можно избежать его замерзания. Для этого в водопровод устанавливают небольшой ресивер, с помощью которого в системе создается давление в 5 атмосфер. Чтобы привести установку в рабочее состояние, давление возвращают в обычную норму. Главная сложность здесь – подобрать трубы и соединить их между собой таким образом, чтобы они смогли выдержать это давление.

В последнее время стали часто использовать подогрев трубы специальным кабелем. Идея простая – зима в средней полосе идет несколько месяцев в году, поэтому остальное время водопровод не сможет замерзнуть. Лучше всего углубить его на небольшое расстояние, создать дополнительное утепление, под которым навить на трубу греющий кабель.

Виды механического полива

Поверхностный

Поверхностный полив – такая технология, при которой вода распределяется по поверхности почвы отдельными струями или сплошным слоем, а затем просачивается в грунт.

Такой полив производится по специальным бороздам, которые обязательно делают прямыми с одинаковой глубиной и поперечным сечением. Существует две основные разновидности поверхностного полива:

• по проточным бороздам;

• по затопляемым бороздам.

Если используется первая технология, воду в борозды подают небольшими струйками. По мере продвижения основная масса воды впитывается в стенки и дно борозд, за счет чего обеспечивает влагой корнеобитаемый слой грунта. Когда поливают по затопляемым бороздам, в каждую борозду подают количество воды, достаточное для их заполнения. Последний метод используется на участках с небольшими уклонами.

Поверхностный полив используется при любом типе почвы.

Дождевание

При таком методе полива вода разбрызгивается над почвой и растениями при помощи специальных дождевальных аппаратов. С помощью точной дозировки воды данный метод позволяет не только поливать растения, но и увлажнять приземный слой воздуха, что помогает вести эффективную борьбу с заморозками. Дождевое облако попадает на листья и освежает их, понижает их температуру, что особенно важно в жаркое время года. Еще одно достоинство дождевания заключается в возможности его применения в любое время суток.

Эффективность полива зависит здесь от интенсивности и структуры искусственного дождя. Метод дождевания базируется на внесении в почву требуемого количества влаги, не разрушая структуру почвы необходимостью создания поверхностного стока.

Если на поверхности почвы из-за данного полива начали возникать лужи, просто снижают интенсивность дождя и сокращают время его использования.

Встречаются два основных метода:

• непрерывное дождевание (здесь поливная норма вносится разово);

• прерывистое дождевание (норма вносится частями – с помощью прерывистой подачи воды, или же за счет переноса дождевого облака на другой участок почвы).

Капельный

При использовании капельного полива вода направляется непосредственно на участок почвы, где размещаются корни выращиваемых культур. Количество подаваемой воды небольшое – оно регулируется за счет применения специальных дозаторов‑капельниц.

Еще одним достоинством капельного полива является получение более раннего урожая, недопущение возникновения эрозии почвы. При нем гораздо реже встречаются заболевания растений, а также уменьшается количество сорняков.

Использование метода капельного полива помогает сэкономить большое количество воды и прочих ресурсов, затрачиваемых при выращивании различных сельскохозяйственных культур, например труда или удобрений.

Впервые такую технологию стали использовать в Израиле, так как там имеется существенная нехватка пресной воды.

Автоматический полив

Система капельного полива

В открытом грунте системы капельного полива нашли широкое применение при выращивании овощей, фруктов и винограда. Такая система включает в себя несколько основных элементов:

• Узел забора воды.

• Узел фильтрации.

• Узел внесения в воду удобрений.

• Магистральный трубопровод.

• Разводящий трубопровод.

• Капельные линии.

Самостоятельно собрать систему капельного полива не так уж и трудно. Сначала составляется план участка, на бумаге отмечается емкость с водой, из которой будет производиться забор через магистральный трубопровод. В магистральном трубопроводе устанавливают тройники, через которые по всей территории участка расходятся капельные шланги, ведущие к началу грядок. Емкость с поливочной водой размещается на самом высоком месте приусадебного участка, лучше всего ее дополнительно поднять примерно на пару метров.

Это делают для того, чтобы в системе капельного полива создавалось необходимое давление. При разработке плана стараются предусмотреть, чтобы поливочные шланги размещались горизонтально, а капельные ленты укладывались с незначительным уклоном. Когда план полностью готов, рассчитывают требуемое количество магистральных труб, капельных шлангов, капельных лент, фитингов и других элементов системы.

Если воду планируется забирать из открытого водоема, придется перед входом установить два фильтра: грубой и тонкой очистки. Емкость лучше брать объемом от 200 л и больше. Если будет использоваться пластиковая бочка, то ее закрывают, предохраняя от попадания солнечного света, иначе в воде начнут размножаться микроорганизмы, которые будут сильно засорять капельницы.

При изготовлении системы используют пластиковые трубы, так как они дешевле по сравнению с металлическими, их гораздо легче монтировать и разбирать по окончании дачного сезона, на них не возникает коррозии, в массиве такой трубы проще изготовить отверстие для краников с фитингами.

Монтаж системы

Когда все элементы закуплены, приступают к сборке. Сам монтаж – дело простое и не потребует каких-либо значительных физических усилий. К началу всех грядок кладется капельный шланг. Если используют пластиковые трубы, в них просверливают отверстия под закладку капельных лент. Трубу закрепляют с помощью толстой проволоки на грунте.

Автоматическая система обеспечивает адекватный своевременный полив в сухую погоду, учитывает расход воды, экономит воду и электроэнергию.

В просверленное отверстие помещают резинку, а потом носик краника. Чтобы облегчить проведение таких работ, носик смачивают в воде. Капельную ленту укладывают на грядку, подключают к кранику, расправляют на всю длину и отрезают излишек. Капельные шланги подводят к тройникам, соединяют вместе и подключают к магистральному трубопроводу, его уже ведут до емкости с водой (рис. 10).

Рисунок 10. Система капельного полива: а – смонтированная система капельного полива; б – трубочка-капельница

При первом пуске воды весь трубопровод нужно тщательно промыть, чтобы скопившаяся в нем грязь вышла наружу и не забивала капельные ленты. После этого на концы капельных шлангов ставят заглушки.

Ремонт капельной ленты

В ходе длительного использования капельная лента зачастую получает повреждения от прополки, рыхления либо ее могут повредить грызуны или домашние животные. Чтобы привести систему в порядок, берут пластиковую трубку такого же диаметра, как и лента, и отрезают небольшой кусок – не более 12 см. В местах отреза снимают фаску, шлифуют. Поврежденный участок ленты надрезается, и трубка вставляется вовнутрь, после чего ее закрепляют в конструкции рыбацкой резинкой или вязальной проволокой.

После завершения дачного сезона все трубопроводы разбирают, тщательно промывают, просушивают и убирают до весны. С помощью капельного полива можно орошать картофель, томаты, перец и другие сельскохозяйственные культуры. Для капусты такая система не годится – ее нужно поливать с помощью дождевания.

Система разового полива

Данная конструкция включает в себя бочку для воды, от нее к системе полива идет шланг с измененным шаровым краном: вместо ручки у него установлен шкив или рычаг-коромысло. Шкив, выполненный из пластмассы, продается в хозяйственных магазинах. К шкиву приматывают прочный шнур таким образом, чтобы у него было два свободных конца, на один конец прикрепляют груз, зачастую это ведро с водой.

На второй конец крепят такое же ведро, только в его днище проделывают маленькое отверстие. В наполненном виде второе ведро должно быть тяжелее первого – благодаря этому кран будет закрыт. Вода станет понемногу вытекать, из-за чего ведро будет подниматься, кран постепенно начнет открываться. Когда вода полностью вытечет из второго ведра, крановая заслонка полностью откроется (рис. 11).

Рисунок 11. Система автоматического полива

Ведро с водой будет выполнять функцию таймера. Чем меньше отверстие в днище ведра, тем больше времени пройдет до полного открытия крана. Принцип работы такой системы следующий: перед отъездом с дачного участка емкость полностью заполняется водой, оба ведра тоже заполняются. Через некоторое время кран откроется, и вода станет подходить к растениям.

У данной системы есть существенный недостаток: в течение длительного времени кран будет открыт не полностью, поэтому вода будет идти очень медленно. От этого можно избавиться, сделав на кране некое подобие тумблера: в данном случае кран сразу будет переходить из закрытого состояния в открытое. Это можно осуществить с помощью бечевки – ее привязывают сверху к балластовому ведру. Пока груз наверху, бечевка находится в свободном состоянии; как только канистра с грузом опустится до определенного момента – она сильно натянется и полностью откроет кран.

По возвращении на приусадебный участок кран закрывают, бочку вновь наполняют. Положительным моментом такой системы является то, что она способна функционировать автономно, не завися от энергоносителей. Ее очень легко изготовить. Главный недостаток – одноразовость подобной конструкции, т. е. она может обеспечить только один полив, пока хозяев нет на даче. Еще одно отрицательное свойство – система не в состоянии реагировать на погодные условия, т. е. она включится как в солнечный день, так и в дождливую погоду. Поэтому часто используют модернизированные системы с триггером.