Спосіб внутрішньоґрунтового поливу

1. Спосіб внутрішньоґрунтового поливу, що включає заглиблення порожнистого телескопічного зонда в ґрунт на задану глибину, нагнітання в ґрунт через внутрішню порожнину зонда поливальної рідини під тиском, який відрізняється тим, що заглиблення зонда проводять шляхом прикладання статичного тиску до поливальної рідини усередині зонда і направленого хвильового тиску з вектором швидкості часток в хвилі, направленим уздовж осі зонда всередину ґрунту, при цьому величина статичного тиску перевищує величину тиску у відбитій від ґрунту хвилі, а вектор швидкості хвильового руху рідини повертають на внутрішній поверхні переднього конічного торця зонда відбиттям перпендикулярно осі зонда і поливальну рідину направленим хвильовим тиском нагнітають в оточуючий ґрунт в режимі граничного насичення, причому перпендикулярно осі зонда відбиттям повертають не більше 30 % енергії хвилі, що використовується для направленого хвильового тиску рідини в ґрунт, а решта енергії хвилі з осьовим напрямом вектора швидкості хвильового руху рідини впливає на передній конічний торець зонда, заглиблення якого здійснюють з регульованою швидкістю, при цьому амплітуду хвильової дії у міру зростання опору ґрунту прониканню зонда із збільшенням глибини збільшують пропорційно зростанню цього опору і контролюють ефективність використовування хвильової енергії по вели U 2 UA 1 3 зберегти структуру верхніх шарів ґрунту, механізувати і автоматизувати полив. Проте відомі рішення мають істотні недоліки, такі як складність в експлуатації і обслуговуванні унаслідок утрудненого огляду і ремонту трубопроводів, частої зупинки роботи устаткування, що обумовлені блокуванням корінням рослин отворів поливу і виникненню необхідності регулярної промивки труб для забезпечення подальшої нормальної експлуатації устаткування. Крім того, спосіб не забезпечує рівномірну витрату поливальної води, що приводить до збільшення експлуатаційних витрат. Найближчим до технічного рішення, що заявляється, є спосіб внутрішньоґрунтового поливу [2], що включає заглиблення порожнистого телескопічного зонда в ґрунт на задану глибину, нагнітання в ґрунт через внутрішню порожнину зонда поливальної рідини під тиском. Недоліком відомого технічного рішення є те, що при внутрішньоґрунтовому поливі не зберігається природна пористість ґрунту і не забезпечується кероване направлене об'ємне пороутворення ґрунтів, що приводить до низької якості поливу і високих експлуатаційних витрат. У основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу внутрішньоґрунтового поливу, в якому за рахунок збереження природної пористості і направленого об'ємного пороутворення ґрунтів забезпечується підвищення якості поливу рослин і знижуються експлуатаційні витрати. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі внутрішньоґрунтового поливу, що включає заглиблення порожнистого телескопічного зонда в ґрунт на задану глибину, нагнітання в ґрунт через внутрішню порожнину зонда поливальної рідини під тиском, згідно корисної моделі, заглиблення зонда проводять шляхом докладання статичного тиску до поливальної рідини усередині зонда і направленого хвильового тиску з вектором швидкості часток у хвилі, направленим уздовж осі зонда всередину ґрунту, при цьому величина статичного тиску перевищує величину тиску у відбитій від ґрунту хвилі, а вектор швидкості хвильового руху рідини повертають на внутрішній поверхні переднього конічного торця зонда відбиттям перпендикулярно осі зонда і поливальну рідину направленим хвильовим тиском нагнітають в оточуючий ґрунт в режимі граничного насичення, причому перпендикулярно осі зонда відбиттям повертають не більше 30 % енергії хвилі, що використовується для направленого хвильового тиску рідини в ґрунт, а решта частини енергії хвилі з осьовим напрямом вектора швидкості хвильового руху рідини впливає на передній конічний торець зонда, заглиблення якого здійснюють з регульованою швидкістю, при цьому амплітуду хвильової дії по мірі зростання опору ґрунту прониканню зонда із збільшенням глибини збільшують пропорційно зростанню цього опору і контролюють ефективність використовування хвильової енергії по величині відкиду зонда вгору невикористаною на контакті з ґрунтом енергією хвилі. Крім того, статичний і направлений хвильовий тиск нагнітання в ґрунт через внутрішню порожни 58112 4 ну зонда поливальної рідини не перевищують міцність скелета ґрунту на зім'яття в стані насиченості поливальною рідиною і за наявності гірського тиску навколишнього масиву ґрунту. При цьому направлений хвильовий тиск в поливальній рідині визначають по наступній формулі: Рхвилі>гв=м+осм+г, де Рхвилі - направлений хвильовий тиск в поливальній рідині; гв - потенціал ґрунтової вогкості; м - матричний потенціал (робота витискання ґрунтового розчину з ґрунту); осм - потенціал осмотичного тиску; г - гравітаційний потенціал. При цьому направлений хвильовий тиск в поливальній рідині задають перевищуючим потенціал максимальної гігроскопічності ґрунту і не нижче за потенціал ґрунтової вогкості: гвРхвилі>мг, де гв - потенціал ґрунтової вогкості; Рхвилі - направлений хвильовий тиск в поливальній рідині; мг - потенціал максимальної гігроскопічності ґрунту. При цьому направлений хвильовий тиск в поливальній рідині створюють хвилями стиснення. Завдяки тому, що в пропонованому технічному рішенні поливальна рідина поступає в ґрунт за допомогою хвильового нагнітання, забезпечується регламентовані як дозування, так і час хвильової дії, крім того, залежно від опору ґрунту при прониканні зонда змінюється амплітуда хвильової дії на нього через рідину, яка нагнітається, що дозволяє знизити експлуатаційні витрати. Як відомо, для чорноземних ґрунтів, гранична міцність скелета ґрунту на зім'яття Gгм, складає порядка 10 кг/см2, а для зцементованих глинянопіщаних ґрунтів Gгм дорівнює порядку 50 кг/см2. Тому тиск поливальної рідини повинен бути різним при обробці відповідних ґрунтів і знаходиться в межах: - для чорноземних ґрунтів Рпр=(0,8÷0,1) МПа - для піщаних ґрунтів Рпр=(4,5÷5,0) МПа. Завдяки тому, що поливальну рідину через порожнистий зонд підводять до ґрунту під тиском, не перевищуючому міцність скелета ґрунту на зім'яття в стані насиченості поливальною рідиною і за наявності гірського тиску навколишнього масиву ґрунту, забезпечується збереження природної пористості ґрунту і підвищується якість поливу рослин. При дотриманні умови, коли тиск в хвилі стиснення, прикладений до поливальної рідини, повинен перевищувати потенціал ґрунтової вологи: Рхвилі>гв=м+осм+г, де Рхвилі - направлений хвильовий тиск в поливальній рідині; гв - потенціал ґрунтової вогкості; м - матричний потенціал (робота витискання ґрунтового розчину з ґрунту); осм - потенціал осмотичного тиску; 5 58112 г - гравітаційний потенціал. забезпечується направлене об'ємне пороутворення в ґрунті і подальше хвильове нагнітання поливальної рідини через пористу структуру ґрунту, що також підвищує якість поливу. Як показали експериментальні дані, значення потенціалів м, осм, г знаходяться в межах: м=(0,01÷0,05) мПа осм=(0,0050,1) мПа г=(0,050,2) мПа. Звідки гв=(0,0650,35) мПа. При цьому направлений хвильовий тиск Рхвилі в поливальній рідині складе більше 0,35 мПа, що є оптимальною величиною тиску, що забезпечує направлене об'ємне пороутворення в ґрунті. При створенні тиску хвильового нагнітання поливальної рідини в ґрунт, його вибирають перевищуючим потенціал максимальної гігроскопічності ґрунту, але не нижче за потенціал ґрунтової вогкості гв гвРхвилі>мг, де гв - потенціал ґрунтової вогкості; Рхвилі - направлений хвильовий тиск в поливальній рідині; мг - потенціал максимальної гігроскопічності ґрунту. При цьому слід зазначити, що при знесоленні фунтів тиск хвильового нагнітання Рхвил змінюється в межах:1,6 мПа>Рхвилі>0,35 мПа, з урахуванням того, що потенціал максимальної гігроскопічності ґрунту складає мг=(1,01,6) мПа. Корисна модель здійснюється таким чином. Порожнистий телескопічний зонд заповнюють поливальною рідиною. Потім зонд заглиблюють шляхом додатку до поливальної рідини статичного тиску, що перевищує тиск у відбитій від ґрунту хвилі і направленого хвильового тиску, який створюють хвилями стиснення, з вектором швидкості часток в хвилі, направленим уздовж осі зонда всередину ґрунту. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 Параметри хвиль стиснення формуються за допомогою генератора силових хвиль. При цьому вектор швидкості хвильового руху поливальної рідини повертається на внутрішній поверхні переднього конічного торця зонда відбиттям перпендикулярно осі зонда і поливальна рідина направленим хвильовим тиском нагнітається через щілисті пори в оточуючий ґрунт в режимі граничного насичення. Таким чином, по мірі проникання телескопічного зонда, не більше 30 % енергії хвилі використовується для направленого хвильового тиску рідини в ґрунт, а решта частини енергії хвилі з осьовим напрямом вектора швидкості хвильового руху рідини впливає на передній конічний торець зонда і забезпечує постійне заглиблення зонда в ґрунт із швидкістю регульованою силою статичного притиснення. Здійснюється одночасне заглиблення зонда в ґрунт з регульованою швидкістю і внутрішньоґрунтове нагнітання поливальної рідини в ґрунт. Процес здійснюють до тих пір, поки не буде оброблена розрахункова площа, що визначається виходом рідини на денну поверхню ґрунту. При цьому зберігається природна пористість ґрунту на заданих напрямах і відстанях і здійснюється направлений хвильовий масоперенос поливальної рідини на розрахункових площах поливу при якому відбувається накопичення розрахункових об'ємів поливальної рідини, що вводиться в ґрунти з обмеженої кількості точок і достатньої на період вегетації рослин на заданих площах поливу. Таким чином, спосіб забезпечує внутрішньоґрунтовий полив при збереженні природної пористості і при направленому об'ємному пороутворенні ґрунтів, що дозволяє підвищити якість поливу рослин при зниженні експлуатаційних витрат. Джерела інформації: 1. Довідник по механізації зрошування, Київ, Колос, 1979 p., с. 201. 2. А.с. СРСР № 1509003, А01G25/01, 1967 р. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601