Подземное орошение текстиля - Subsurface textile irrigation

Схема, показывающая структуру примерной установки SSTI.

Подземное текстильное орошение (SSTI) - это технология, разработанная специально для подземных орошение в целом текстуры почвы от песков пустыни до тяжелых глин. Использование SSTI значительно сократит потребление воды,^[1]удобрения и гербициды. Это снизит текущие эксплуатационные расходы и при правильном обслуживании прослужит десятилетия. Доставляя воду и питательные вещества непосредственно к корневая зона, растения более здоровые и дают гораздо больший урожай.

Это единственная система орошения, которую можно безопасно использовать оборотная вода или же очищенная вода без дорогих »полировка »Обработки, потому что вода никогда не достигает поверхности.

Типичная система подземного орошения текстиля имеет непроницаемый базовый слой (обычно полиэтилен или же полипропилен ), капельная линия, проходящая вдоль этого основания, слой геотекстиля поверх капельной линии и, наконец, узкий непроницаемый слой поверх геотекстиль (см. диаграмму). В отличие от стандартных капельное орошение расстояние между излучателями в капельной трубе не имеет решающего значения, поскольку геотекстиль перемещает воду по ткани на расстояние до 2 м от капельницы.

SSTI устанавливается на 15–20 см ниже поверхности для жилых / коммерческих помещений и на 30–50 см для сельскохозяйственных целей.

Как работает SSTI

Поперечное сечение схемы увлажнения, предоставленной SSTI, по сравнению с капельным орошением.

В системах используются специальные геотекстильные материалы, которые поглощают воду из капельниц и быстро транспортируют эту воду посредством массового потока и капиллярное действие вдоль геотекстиля, эффективно превращая эти отдельные капельницы в миллиарды излучателей. По сути, это позволяет точно контролировать скорость подачи воды, так что капиллярное действие любой почвы может быть согласовано (что практически невозможно для любого другого метода орошения, включая капельную трубу под поверхностью). Если капиллярное действие почвы может быть согласовано с доставкой воды, для удовлетворения потребностей растений, указанных выше, необходимо только минимальное количество воды (обратите внимание, что капиллярные силы притягивают воду от источника воды к корням растений) .

Показывает расход воды через установку SSTI по ​​сравнению с системой капельного орошения.

Для повышения эффективности продукты SSTI должны иметь непроницаемый базовый слой для замедления гравитационной потери воды и создания эллиптического рисунка увлажнения под поверхностью почвы (см. Диаграмму). Он также должен иметь небольшой непроницаемый верхний слой, чтобы вода из капельницы не «туннелировала» через геотекстиль и не поднималась на поверхность (опять же, обычная проблема с оголенной подземной капельной трубой). Эффект этих двух слоев впечатляет, поскольку они максимизируют распространение воды через геотекстиль (до 10 000 раз быстрее, чем глинистый суглинок, согласно испытаниям Университета Чарльза Стерта).^[2]).

При сравнении SSTI с поверхностным капельницей, используя такое же количество воды, SSTI может покрыть в 2,5 раза больший объем почвы, и для высыхания требуется в шесть раз больше времени, пока не потребуется следующий полив.^[3]

Оборотная вода и очищенные сточные воды

Оборотная вода может использоваться в системах SSTI, поскольку он распределяет нагрузку питательными веществами на 2-3-кратный объем почвы (по сравнению с другими методами орошения). Это означает, что дополнительные потребности в питательных веществах сведены к минимуму, и почва будет иметь долгую жизнь без перегрузки других питательных веществ (особенно фосфор и калий ).

Основным преимуществом SSTI является то, что лечение сточные воды можно использовать, но он не может достигнуть поверхности. Рекреационная или сельскохозяйственная деятельность может продолжаться на поле во время орошения без контакта загрязняющих веществ с населением.

Питательные вещества можно вводить через все системы SSTI (фертигация ). Макро- и микронутриенты могут быть доставлены конкретным культурам, включая травы, пастбища, деревья и виноградные лозы. Питательные вещества помещаются непосредственно в корневую зону, поэтому практически нет потерь и нет возможности попадания в них. водные пути.

История

Использование геотекстиля

Геотекстиль использовался для капиллярного орошения вскоре после Второй мировой войны. Однако только в 1995 году, когда в отделе земельных и водных ресурсов CSIRO в Гриффите, Австралия, компанией Grain Security Foundation Ltd были проведены обширные исследования, SSTI была создана как серьезная коммерческая альтернатива капельнице.

Геотекстиль из полиэстера определенной толщины и производства необходим для обеспечения надлежащих характеристик текучести системы и предотвращения ее разрушения. гидрофобный (отталкивает воду).

Решение типичных подземных проблем

Резюме

Были проведены исследования многих форм геотекстиля с использованием различных скоростей и конфигураций капельниц, чтобы оценить поток воды для основных типов текстуры почвы и определить, были ли у SSTI те же проблемы, с которыми сталкиваются подземные капельные системы (SDI). В частности, значительное внимание было уделено проблеме проникновения корней, туннелирования, закупорки капельниц и повреждения насекомыми (серьезные проблемы, связанные с SDI).

Корневое вторжение

Данные исследований показали, что корни могут проникать в геотекстиль, но не прорастают и не утолщаются в геотекстиле из полиэстера.^[2]:17 и, следовательно, не причинил никакого ущерба. Корни не могли попасть в зону капельницы, потому что эта зона сухая по сравнению с остальной частью системы. Корни просто ушли в другое место.

Туннелирование

Туннелирование (процесс, при котором вода поднимается на поверхность) было почти устранено узкой светоотражающей непроницаемой лентой над линией капель.^[4]

Заблокированные капельные излучатели

Капельницы часто забиваются в системах капельного орошения из-за налипания почвы на излучателях и / или образования корки почвы вокруг излучателей, когда система не работает. SSTI устраняет эту проблему, потому что существует физический барьер, создаваемый геотекстилем, и из-за того, что почва остается влажной намного дольше, чем капельные системы (то есть почва в любом случае не образует корку).

Насекомые

Точно так же насекомые не могут повредить системы SSTI из-за геотекстильного барьера.

Доставка воды

Первоначально сплошные толстостенные капельные трубы использовались в испытаниях в CSIRO, но последующие испытания между 1995 и 1998 годами показали, что капельные ленты (тонкостенные, гибкие трубы) могут использоваться очень эффективно. Потере прочности из-за использования тонкостенных капельных лент противодействовала дополнительная прочность на разрыв всей системы (базовый слой, капельная лента и геотекстиль). При значительном снижении стоимости SSTI использование капельных лент также позволило использовать капельные линии большого диаметра (до 35 мм), что позволяет использовать их на длину до одного (1) километра. Тонкая гибкая стенка капельной ленты также означала, что рулоны готовой продукции могли быть намного больше (более 600 м в длину).

Оптимальная ширина и формы смачивания

Ширина продуктов SSTI зависит от области применения. Однако в Университете Квинсленда, Австралия^[3] Были проведены испытания для определения оптимальной ширины SSTI в черной глине с растрескиванием с люцерной, посеянной поперек одной линии SSTI. Линия SSTI имела ширину 20 см и была проложена на 30 см ниже поверхности. Люцерна прорастала непосредственно над линией SSTI, но покрывала 75 см с каждой стороны (всего 1,5 м) одинаковыми линиями. В результате этого исследования большинство систем SSTI имеют ширину от 6 до 20 см. Однако некоторые изделия имеют ширину до 2 м.

Технологии установки

В 1997 году первый плуг SSTI был испытан в CSIRO Griffith.^[5] используя стандартный трехточечная навеска за трактором. Это продемонстрировало, что SSTI можно быстро и легко установить на глубину 20–40 см с помощью плуга. Плуги SSTI теперь доступны для установки в 1, 2 или 3 линии (возможно большее количество линий).

Другое использование SSTI

В 1996 году была коммерциализирована первая технология покрытия приливов и отливов для горшечных растений на основе технологии SSTI с использованием капельных лент для контроля подачи воды. Эта форма SSTI с матом приливов и отливов оказалась очень эффективной при выращивании горшечных растений, проросшей пшеницы и ячменя для животноводства, а также для исследовательских целей при выращивании сортов семян без использования какого-либо верхнего орошения.^[5] Это также обеспечило эффективную платформу для доставки удобрений.

Составные части

Хорошо спроектированные системы SSTI устроены, по сути, так же, как капельные системы, но во многих случаях SSTI могут быть проложены по "змеевидной" схеме, что значительно сокращает количество отводных соединений и потенциальных утечек.

Большинство капельных трубок / лент, используемых в SSTI, компенсируют давление. Например, используя капельную ленту диаметром 16 мм, можно достичь расстояния до 180 м от одного соединения. Более длинные пробеги до 1000 м могут быть достигнуты с использованием меньшего расхода на погонный метр и / или капельной ленты большего диаметра.

Следующие компоненты составляют типичную установку SSTI:

• Насос или источник воды под давлением до 100-300 кПа (14-43 фунтов на кв. Дюйм)
• Фильтры для воды или система фильтрации от 120 микрон с взвешенными твердыми частицами менее 30 ppm
• Инжекторные системы фертигации
• Предотвращение обратного потока
• Клапаны регулирования давления
• Основная линия. Может быть LDPE или PVC
• Электромагнитные клапаны или задвижки для регулирования расхода воды
• Отводы системы SSTI
• Фитинги с зазубринами или Spinlock с зажимами из нержавеющей стали
• Промывочные клапаны на концах отводов или комбинированных отводов в линию промывки, чтобы регулярная промывка могла удалить взвешенные твердые частицы или бактерии, которые могут накапливаться при использовании оборотной воды

Использование капельных лент в SSTI означает, что существует широкий спектр коммерческой арматуры, которая делает установку SSTI очень простой. Фитинги обычно представляют собой устройства для центробежных или кольцевых замков, которые фиксируют капельную ленту с помощью зубца.

Производительность SSTI

Преимущества SSTI

Преимущества SSTI:

• SSTI - это «постоянное» решение при правильном обслуживании. Компоненты инертны и, поскольку они расположены под землей, не подвержены влиянию погоды, животных, техники, вандалов или других земных условий.
• Экономия воды 50-75% по сравнению с накладными системами^[1]
• Требование низкого давления (также означает более низкие требования к мощности)
• Урожайность некоторых культур можно повысить до четырех (4) раз.
• Минимальное проникновение корня в капельницы в SSTI с отражающей лентой сверху^[3]
• Отсутствие блокировки эмиттера из-за образования корки
• Минимальный эффект испарения
• Безопасное использование оборотной или очищенной воды
• Можно использовать поле (для отдыха или ведения сельского хозяйства) во время полива.
• Рост сорняков сведен к минимуму, потому что вода не достигает поверхности (экономия на гербицидах). Прорастание сорняков происходит только во время дождя.
• Удобрение можно проводить непосредственно в корневой зоне (экономия на удобрениях).
• Эффективное распределение питательных веществ по всей корневой зоне
• Широкая картина увлажнения (влага покрывает всю корневую зону)
• Подача воды может соответствовать естественной капиллярной скорости в почве, поэтому ее насыщение сводится к минимуму
• Влажность почвы может поддерживаться на уровне полевой емкости (минимальные гравитационные потери)
• Нет поверхностного стока
• Эрозия почвы сведена к минимуму
• Поля не обязательно должны быть идеально ровными
• Можно разместить поля неправильной формы
• Расстояние между линиями SSTI намного больше, чем у капельного (меньшее количество соленоидов и других компонентов по сравнению с оросителями и капельницей).
• Отводы SSTI можно вспахивать за трактором на больших площадках (более 10 000 м в сутки)
• Листва остается сухой (минимизируются грибковые и бактериальные заболевания листьев)

Недостатки SSTI

Недостатками SSTI являются:

• Первоначальные капитальные затраты обычно превышают накладные расходы на орошение.
• Качественный монтаж имеет решающее значение. Если допущены ошибки, их сложно найти.
• Установка должна выполняться с использованием правильных фитингов.
• Для обеспечения долгого срока службы требуется регулярное техническое обслуживание.
• Предпочтительны автоматизированные системы контроля и мониторинга (подземное орошение не дает никаких визуальных индикаторов, показывающих, работает он или нет)
• SSTI обычно не обрабатывается ультрафиолетом, поэтому его следует хранить вдали от солнечных лучей, пока он не будет установлен под поверхностью.
• Для создания газона в жарких районах может потребоваться временный полив над головой.
• Для прорастания некоторых сельскохозяйственных культур может потребоваться полив сверху при недостаточном количестве осадков.
• SSTI не может вносить удобрения или гербициды над землей.
• Грызуны могут повредить систему (хотя и меньше, чем капельные системы)

дальнейшее чтение

• Кирби, .Дж.М., Смайлс, Д.Э., Найт, Дж. Х. (1996), Подземное орошение с использованием геотекстильных мембран: этап 1 инфильтрации без ограничений для потока, CSIRO
• Барбер, С.А. (январь 1996 г.), Исследование характеристик трубы для подземного орошения низкого давления, CSIRO Australia, Отдел водных ресурсов
• Уотсон, Люк (ноябрь 1999 г.), Влияние поверхностного и подпочвенного орошения на корневое распространение виноградных лоз, Университет Латроба
• Синдикат исследований и разработок в области зерновой безопасности (июнь 1998 г.), Заключительный отчет по проекту корневой зоны капилляров (CRZI)
• Muirhead, M.L. (2001), Модификация системы подпочвенного капельного орошения для улучшения схемы увлажнения почвы, Университет Чарльза Стерта

Примечания