Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Спутниковый снимок круговых полей, характерных для кругового орошения, штат Канзас.

Центрально-круговое орошение (иногда называемое центральным круговым орошением ), также называемое водяным колесом и круговое орошение , представляет собой метод полива сельскохозяйственных культур, при котором оборудование вращается вокруг оси, а урожай поливается дождевателями . [1] [2] круговая область с центром на оси орошается, часто создавая круговую диаграмму в культурах , если смотреть сверху (иногда упоминаются как круги на полях , не следует путать с тем , образованным круговым уплощения секции урожай в поле). [3]Большинство центральных шарниров изначально имели водяной привод, однако сегодня большинство из них приводится в движение электродвигателями .

Системы орошения с центральным поворотным механизмом выгодны благодаря своей способности эффективно использовать воду и оптимизировать урожайность на ферме. Системы очень эффективны на больших полях.

История [ править ]

Центрально-круговое орошение было изобретено в 1940 году [4] фермером Фрэнком Зибахом [5], который жил в Страсбурге, штат Колорадо . [4] Это признано эффективным методом улучшения распределения воды по полям. [3]

В 1952 году Зибах начал бизнес с А. Э. Троубриджем, другом из Колумбуса, штат Небраска. Троубридж вложил 25 000 долларов и получил 49% патентных прав. Зибах вернулся из Колорадо в Колумбус, открыл магазин, нанял несколько человек, увеличил высоту трубы до шести футов и занялся бизнесом. За первые два года работы было продано всего 19 систем. Первые проекты были привередливыми, и лишь немногие фермеры понимали системы. Зибах продолжал улучшать свои конструкции и сосредоточился на улучшении своих машин, а не на попытках продавать неисправные системы. [6]

Zybach добился успеха благодаря модифицированным конструкциям, которые повысили эффективность работы систем. В 1954 году он передал лицензию на свой патент Роберту Догерти и его компании Valley Manufacturing. Следующее десятилетие инженеры Догерти потратили на усовершенствование инновации Zybach, сделав ее прочнее, выше и надежнее, а также преобразовали ее из гидравлической системы питания в электрический привод. Компания Догерти превратилась в Valmont Industries , а ее дочерняя компания Valley Irrigation продолжила его видение ирригации в Соединенных Штатах, и в конечном итоге охватила весь земной шар. [7]

Обзор [ править ]

Осуществляется круговое орошение на хлопковом хозяйстве.

Центр поворота орошения является формой воздушной спринклерной орошения , состоящая из нескольких сегментов трубы (обычно из оцинкованной стали или алюминия ) с спринклеров , расположенных вдоль их длины, соединенных друг с другом и поддерживаемых стропил , и смонтированных на колесных башен. [1] Машина движется по круговой схеме, и в нее подается вода из точки поворота в центре круга. [8]

Для использования центрального шарнира местность должна быть достаточно ровной; но одно из главных преимуществ центровки по сравнению с альтернативными системами, использующими гравитационный поток, - это способность работать в холмистой местности. Это преимущество привело к увеличению площади орошаемых земель и использования воды в некоторых областях. Система используется, например, в некоторых частях США , Австралии , Новой Зеландии и Бразилии [8], а также в пустынных районах, таких как Сахара и Ближний Восток.

Центральные шарниры обычно имеют длину менее 1600 футов (500 метров) (радиус окружности), причем наиболее распространенным размером является стандартная машина на 1/4 мили (400 м). Типичные круги на полях радиусом 1/4 мили покрывают около 125 акров земли [8]

Поливные форсунки с центральным шарниром
Распылитель с поворотным аппликатором End Gun

Первоначально большинство центральных шарниров приводились в действие водой. Их заменили гидравлические системы и системы с электродвигателем. Большинство современных систем приводится в действие электродвигателем, установленным на каждой опоре.

Внешний набор колес задает темп вращения. Внутренние комплекты колес установлены на ступицах между двумя сегментами и используют датчики угла, чтобы определять, когда изгиб в сочленении превышает определенный порог. Когда угол слишком большой, колеса вращаются, чтобы сегменты оставались выровненными. Типичные периоды полной ротации включают три дня; [8], в то время как у других источников внешний край конструкции движется со скоростью 2–3 м в минуту, что соответствует 14–21 часу для вращения системы радиусом 1/4 мили (400 м). [9]

Чтобы добиться равномерного нанесения, центральные шарниры требуют равномерного расхода эмиттера по радиусу машины. Поскольку самые внешние пролеты (или башни) проходят дальше в заданный период времени, чем самые внутренние пролеты, размеры сопла наименьшие на внутренних пролетах и ​​увеличиваются с увеличением расстояния от точки поворота. Аэрофотоснимки показывают поля кругов, образованные водянистыми контурами «четверти или полумили оросительной трубы с центральным шарниром » [10], созданной оросителями с центральным шарниром, которые используют «сотни, а иногда и тысячи галлонов в минуту». [10]

Центральное круговое орошение на фермах Irkhaya в Аль- Райяне , Катар .

Большинство систем с центральным шарниром теперь имеют капли, свисающие с U-образной трубы, называемой гусиной шеей, прикрепленной к верхней части трубы [ требуется разъяснение ], а спринклерные головки расположены на несколько футов (самое большее) над урожаем, что ограничивает потери на испарение и дрейф ветра. Доступно множество различных конфигураций сопла, включая статическую пластину, подвижную пластину и часть круга. Регуляторы давления обычно устанавливаются перед каждым соплом, чтобы гарантировать, что каждый работает при правильном расчетном давлении.

Капли также можно использовать с гидравлическими шлангами или барботерами, которые направляют воду прямо на землю между посевами. Этот тип системы известен как LEPA (Low Energy Precision Application) и часто связан со строительством небольших дамб по длине борозды (так называемая обсыпка / обсыпка борозды). Зерновые культуры можно сажать прямыми рядами или иногда кругами, чтобы соответствовать ходу оросительной системы.

Машины для полива с линейным / боковым перемещением [ править ]

Маленькая центральная шарнирная система от начала до конца.

Ирригационное оборудование также может быть сконфигурировано для движения по прямой линии, что называется боковым движением , линейным движением , движением колеса или системой полива с боковым валиком . [11] [12] В этих системах вода подается по оросительному каналу, проходящему по всей длине поля. Канал располагается либо с одной стороны, либо по линии, проходящей через центр. Моторное и насосное оборудование смонтировано на тележке у подающего канала. Тележка едет вместе с машиной.

Фермеры могут выбрать полив с боковым ходом, чтобы сохранить существующие прямоугольные поля. Это может помочь им перейти от полива по бороздам. Орошение с боковым ходом встречается гораздо реже, полагается на более сложные системы управления и требует дополнительного управления по сравнению с круговым поливом. Боковое орошение широко распространено в Австралии. Там системы обычно имеют длину от 500 до 1000 метров.

Преимущества [ править ]

Центрально-круговое орошение требует меньше труда, чем многие другие методы поверхностного орошения , такие как полив по бороздам . [8] Он также требует меньших затрат на рабочую силу, чем методы орошения земли, требующие рытья каналов. Кроме того, круговое орошение может уменьшить объем обработки почвы . Следовательно, это помогает уменьшить сток воды и эрозию почвы, которая может возникнуть при орошении почвы. [8] Меньшая обработка почвы также способствует разложению большего количества органических материалов и растительных остатков в почву. Это также снижает уплотнение почвы. [8]

В Соединенных Штатах первые поселенцы полузасушливых Высоких равнин страдали от неурожая из-за циклов засухи , кульминацией которых стала катастрофическая Пыльная чаша 1930-х годов. Только после Второй мировой войны, когда стало доступно центральное круговое орошение, массив суши системы водоносных горизонтов Высоких равнин превратился в один из самых продуктивных регионов мира с точки зрения сельского хозяйства.

Посевы высаживают кругами для эффективного полива .

Отрицательные эффекты [ править ]

Ископаемая вода - невозобновляемый ресурс. Уровни грунтовых вод снижаются, когда скорость извлечения путем орошения превышает скорость подпитки. К 2013 году было показано, что по мере того, как эффективность водопотребления при централизованном орошении с годами улучшалась, фермеры стали более интенсивно засеивать, орошать больше земель и выращивать более голодные культуры. [10]

В некоторых частях Соединенных Штатов шестьдесят лет прибыльного бизнеса по интенсивному земледелию с использованием огромных оросителей с центральным поворотным механизмом опустошили части водоносного горизонта Огаллала (также известного как водоносный горизонт Высоких равнин). [10] Один из крупнейших в мире водоносных горизонтов , он занимает площадь около 174000 квадратных миль (450000 км) в частях восьми штатах в Южной Дакоте , Небраске , Вайоминге , Колорадо , Канзас , Оклахома , Нью - Мексико и Техас , под Великие равнины вСоединенные Штаты . [13] [14]

В 1950 году площадь орошаемых пахотных земель составляла 250 000 акров. Только в Канзасе с использованием централизованного орошения было орошено почти три миллиона акров земли. В некоторых местах во время максимальной добычи уровень грунтовых вод падал более чем на пять футов (1,5 м) в год. В крайних случаях приходилось сильно углублять колодцы, чтобы достичь постоянно падающего уровня грунтовых вод. [10] В некоторых местах в Техасе Панхэндл, уровень грунтовых вод осушен (обезвожен). «Обширные участки сельскохозяйственных угодий Техаса, лежащие над водоносным горизонтом, больше не поддерживают орошение. В западно-центральном Канзасе до пятой части орошаемых сельскохозяйственных земель вдоль 100-мильной (160 км) полосы водоносного горизонта уже высохло». Чтобы заменить грунтовые воды в высохшем водоносном горизонте, потребуются осадки от сотен до тысяч лет. [10]

Роль в культуре [ править ]

В 21 веке признание важности водоносного горизонта Высоких равнин привело к увеличению освещения со стороны региональных [15] [16] [17] и международных журналистов. [18] В статье New York Times, опубликованной в мае 2013 года, «Колодцы иссушающие плодородные равнины превращаются в пыль» [10] рассказывается о неумолимом упадке частей системы водоносных горизонтов Высоких равнин.

Писательница Эмили Вудсон охарактеризовала более широкое использование центрально-поворотной оросительной системы как часть глубокого изменения отношения к модернизации (дорогие тракторы, центрально-поворотное орошение, новые опасные пестициды) и отказа от традиционного земледелия, которое имело место в середине 1970-х и 1980-х годах. В Соединенных Штатах. Новое поколение выбрало культуры с высоким риском и высокими доходами, такие как орошаемая кукуруза или арахис, которые требуют большого количества грунтовых вод, удобрений и химикатов. Новые семейные фермерские корпорации превратили многие пастбища в новые пахотные земли и были больше заинтересованы в повышении цен на землю, чем в сохранении водных ресурсов . [19] [20]

См. Также [ править ]

  • Управление орошением
  • Орошение в Саудовской Аравии
  • Управление водными ресурсами
  • Ископаемая вода
  • Гидрогеология

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Мадер, Шелли (25 мая 2010 г.). «Центральное круговое орошение совершает революцию в сельском хозяйстве» . Журнал The Fence Post. Архивировано из оригинала на 8 сентября 2016 года . Проверено 6 июня 2012 года .
  2. ^ ddr.nal.usda.gov Заархивировано 2011-10-09 вМодификация поворотной оросительной системы Wayback Machine Center для обеспечения переменной глубины полива.
  3. ^ a b Грей, Эллен (3 мая 2012 г.). «Техасские круги на полях из космоса» . НАСА . Проверено 6 июня 2012 года .
  4. ^ a b Морган, Роберт (1993). Вода и земля . Кафедральный собор, Калифорния: Adams Publishing Corp., стр. 35–36. ISBN 0935030026.
  5. ↑ Альфред, Рэнди (22 июля 2008 г.). «22 июля 1952 года: запатентован подлинный производитель кругов на полях» . Проводной журнал . Проверено 6 июня 2012 года .
  6. ^ https://livinghistoryfarm.org/farminginthe50s/water_03.html
  7. ^ http://www.valleyirrigation.com/about-us/history
  8. ^ a b c d e f g «Выращивание риса там, где он никогда не рос: программа исследований в штате Миссури может помочь лучше накормить все более голодный мир» . Колледж сельского хозяйства, продовольствия и природных ресурсов Университета Миссури. 3 июля 2008. Архивировано из оригинального 17 сентября 2013 года . Проверено 6 июня 2012 года .
  9. ^ «Техники полива под давлением: системы полива с центральным шарниром» (PDF) . Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН . 2007 . Проверено 26 апреля 2020 года .
  10. ^ a b c d e f g Вина, Майкл (19 мая 2013 г.). «Колодцы сохнут, плодородные равнины обращаются в пыль» . Нью-Йорк Таймс .
  11. ^ Эванс, РО; и другие. (Март 1997 г.). "Система орошения с центральным поворотом и линейным перемещением" (PDF) . Служба поддержки кооперативов Северной Каролины, Государственный университет Северной Каролины. Архивировано из оригинального (PDF) 21 октября 2012 года . Проверено 6 июня 2012 года .
  12. ^ «Работа и управление дождеванием с колесным ходом» (PDF) .
  13. ^ Darton, NH 1898. Предварительный отчет по геологии и водных ресурсовНебраска западе сто третьего меридиана . В: Walcott, CD (ed), Девятнадцатый годовой отчет геологической службы США, 1897-1898 гг., Часть IV, стр. 719-785.
  14. ^ Деннехи, KF (2000). "Региональное исследование грунтовых вод в районе Хай-Плейнс: Информационный бюллетень Геологической службы США FS-091-00" . USGS . Архивировано из оригинала на 2008-07-23 . Проверено 7 мая 2008 .
  15. ^ «Сокращение водоносного горизонта становится большой проблемой для ферм». Архивировано 4 февраля 2009 г. в Wayback Machine . Нэнси Коул, Arkansas Democrat-Gazette . 24 сентября 2006 г. Последний доступ 24 октября 2006 г.
  16. ↑ Колонка - Мэнсель Филлипс: «Слишком много жаждущих производств, почти не хватает воды». Архивировано 15 июня 2013 г. в Wayback Machine . Мансель Филлипс, Amarillo Globe News . 4 октября 2006 г. Последний доступ 24 октября 2006 г.
  17. ^ «Еще один признак долгосрочных проблем с водой» , Lincoln Star Journal , 8 октября 2006 г. Последний доступ 20 ноября 2012 г.
  18. ^ Daily Telegraph (Великобритания), субботний выпуск журнала № 48 446 (от 5 марта 2011 г.), стр. 26-32 «Высокий и сухой» отчет Чарльза Лоуренса
  19. ^ Моррис, Джон Миллер (2003). Шерри Л. Смит (ред.). Будущее южных равнин . Норман, Оклахома: Университет Оклахомы Пресс. п. 275. ISBN 0806137355.
  20. ^ Дождевой воды, Кен (1 января 2004). «Книжное обозрение: будущее южных равнин» . Великие равнины Ежеквартальные исследования Великих равнин . Линкольн, Небраска: Центр ежеквартальных исследований Великих равнин, Университет Небраски.

Дополнительные источники [ править ]

  • Снайдер, Синди (18 января 2011 г.). «Центровые оросительные системы стоят больших денег» . Times-News (Твин-Фолс, Айдахо) . Проверено 6 июня 2012 года .
  • Беккер, Хэнк (2 октября 2000 г.). "Может ли температура культур регулировать центрально-круговое орошение?" . Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США . Проверено 6 июня 2012 года .
  • Гарнер, Фэй (февраль 2008 г.). «Ферма дерна Таскиги борется с засухой с помощью более эффективного орошения» . Служба охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США . Проверено 6 июня 2012 года .
  • Бойд, Вики (16 февраля 2012 г.). «Valley Irrigation представляет датчик шин для систем с центральным шарниром» . Журнал Grower. Архивировано из оригинала 8 марта 2013 года . Проверено 6 июня 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • "Водоносный горизонт Огаллала" Манджула В. Гуру, специалист по сельскохозяйственной политике, и Джеймс Э. Хорн, президент и главный исполнительный директор Центра устойчивого сельского хозяйства им. Керра, Пото, Оклахома
  • Региональное исследование подземных вод USGS High Plains
  • Юридическая битва в Техасе за водоносный горизонт Огаллала
  • Информация Канзасской геологической службы о водоносном горизонте Высоких равнин / Огаллала
  • Быстрая подпитка частей водоносного горизонта высокогорных равнин, выявленная разведывательным исследованием в Оклахоме