Широкое использование капельного орошения позволяет повышать продуктивность сельскохозяйственных культур и улучшить качество получаемой продукции. В системах капельного орошения доминирующую роль играют поливные трубопроводы одноразового применения с толщиной стенки от 0,15 до 0,20 мм. В последнее время возрастает тенденция применения поливных трубопроводов капельного орошения многолетнего использования на многолетних насаждениях, особенно шпалерного типа, широко внедряемых в южных регионах страны. Поддержание работоспособности и продление срока службы поливных трубопроводов капельного орошения диктует важность правильного обслуживания капельных систем. Существует множество методов подготовки оросительной воды и рекомендаций борьбы с загрязнением внутренних полостей системы. Рядом отечественных и зарубежных ученых, таких как Ю.А. Юнчик, В.В. Носников, В.П. Максименко, С.А. Зайцев и др. [1-3] проведены комплексные научные исследования, затрагивающие качество поливной воды в системах трубопроводов капельного орошения. Однако отсутствуют исследования о влиянии качества воды на срок эксплуатации поливных трубопроводов.Целью исследования является проведение научно-аналитического обзора для обоснования необходимости подготовки оросительной воды, в том числе в водоисточнике, и профилактики от засорения капельниц во время эксплуатации, которые оказывают влияние на качество водораспределения и срок эксплуатации поливных трубопроводов капельного орошения. [4, 5] Методы и объект исследования. При проведении исследований используются аналитические методы оценки качества воды и ее влияния на эксплуатационные характеристики трубопроводов для капельного орошения. Имеющаяся информация в доступных научных источниках о качестве поливной воды и ее физико-механических характеристиках позволяет оценить возможные сроки эксплуатации поливных трубопроводов для капельного орошения.Объектом аналитического исследования является оросительная вода. В настоящем исследовании выполнено обобщение требований к оросительной воде для капельного орошения позволяет понять причины и методы борьбы с проблемами, вызывающими засорение капельниц. Основная часть. Вода – это жидкая среда, которая, в зависимости от водоисточника, содержит определённое количество механических, химических и биологических примесей. Пригодность воды по степени её воздействия на элементы системы капельного орошения и допустимое содержание взвешенных частиц минерального и органического происхождения в оросительной воде приведены в таблицах 1 и 2. Таблица 1 – Пригодность воды по степени воздействия на элементы системы капельного орошения [6]ПоказательУровень опасностиНизкийУмеренныйВысокийОбщая минерализация, мг/дм3<500500-2000>2000Взвешенные твёрдые примеси, мг/л<5050-100>100НСО3, мг-экв/л<2,0>2,0>2,5рН6-77-8>8Содержание марганца, мг/л<0,10,1-1,5>1,5Содержание железа, мг/л<0,20,2-1,5>1,5Содержание сероводорода, мг/л0,20,2-2,0>2,0Количество популяций бактерий<10х10610х106-50х106 >50х106 Границы индекса стабильности воды, Ic -0,5 < Ic < +0,5-0,5 < Ic >+0,5-0,5 < Ic >+0,5  Таблица 2 – Допустимое содержание взвешенных частиц минерального и органического происхождения в оросительной воде [7]   Размеры проходных отверстий, ммВзвешенные частицыГидробионтыКонцентрация, мг/дм3Размер частиц, мкмКонцентрация, мг/дм3Размер частиц, мкм<130-50<505<501-250-100<7010<100>2100-300<10015<150Примечание. Для каждой модели капельницы сведения требуют уточнения.   Качество оросительной воды по индексу стабильности Iс характеризует коррозионные свойства воды и возможность выпадения в осадок труднорастворимых карбонатов кальция. При показателе Iс<-0,5 возможна коррозия металлических частей оросительной системы, при Iс>+0,5 возможно выпадение в осадок карбоната кальция и соответственно засорение трубопроводов и капельниц. Оптимальная температура оросительной воды для сельскохозяйственных культур 10-25оС (допустимая 10-35 оС). рН оросительной воды после фильтрации не должен быть менее 6 и более 7, кроме случаев внесения удобрений или химикатов. Исполнительным элементом водораспределения в капельных системах является эмиттер, который интегрирован с внутренней стенкой трубопровода и образует с ней единую конструкцию капельницы. Эмиттер имеет отверстия входного фильтра, канал лабиринта для компенсации давления, полость бассейна с водовыпускным отверстием над ним в стенке трубопровода. Отверстия входного фильтра имеют проходные сечения от 0,25 мм, а канал лабиринта ширину и высоту от 0,5 до 1,2 мм, поэтому подготовка воды для полива и последующая профилактика засоров капельниц должна быть очень тщательной, особенно на системах многолетнего использования. Результаты и обсуждение. Для обеспечения работоспособности системы капельного орошения, прежде всего, необходимо провести анализ воды в водоисточнике с целью определения правильного подбора фильтрационного оборудования (табл. 3) и планирования мероприятий по её улучшению и профилактическим промывкам системы от загрязнения.   Таблица 3 – Зависимость типа фильтров от источника воды  Источник водыЗагрязняющие элементыТип фильтрацииПодземные водыСкважинаПесок, карбонаты кальцияСетчатый или дисковый фильтрыГлубинная скважинаПесок, карбонаты кальция, железоСетчатый фильтр и сепаратор песка (по необходимости)Поверхностные водыРека Органическое вещество, водорослиПесчано-гравийный и контрольные фильтрыКанал Органическое вещество, водорослиПесчано-гравийный и контрольные фильтрыВодохранилище Органическое вещество, водорослиПесчано-гравийный и контрольные фильтры Фильтростанция является ключевым элементом системы, от которого зависит её эффективность и долговечность. Часто фермеры пренебрегают принципами подбора фильтрационного оборудования с целью экономии. Для очистки воды применяют фильтры различных конструкций, которые разделяют на засыпные песчано-гравийные, дисковые, сетчатые и вихревые. Выбор фильтра зависит от качества воды, степени его загрязнения и пропускаемого расхода. При наличии большого количества песка в воде первой ступенью очистки воды должен быть гидроциклон в качестве предварительной фильтрации. В целях надлежащего его функционирования необходимо, чтобы перепад давления между входным и выходным, составлял более 6-7 метров. При применении гидроциклона по мере накопления песка необходимо очищать нижний бак (но не менее 2 раз в сутки), открывая дренажный кран. Во время работы гидроциклона для промывания необходимо давление воды 2-3 атм. При использовании воды из открытого водоёма необходимо использовать песчано-гравийные фильтры. Эти фильтры предназначены для удаления органических и неорганических частиц и представляют собой закрытые ёмкости, в которых в качестве фильтрующего элемента используется колотый гранитный песок фракции 1,2-2,4 мм. Фильтры с кварцевым песком, используют частицы с размерами от 0,3 до 1,2 мм и гарантируют, фильтрацию всех частиц с размером, выше 80 микронов. Давление воды, рекомендуемое на входе в фильтростанцию, составляет не менее 3 атм. (при более низком давлении снижается эффективность промывания гравийного наполнителя обратным потоком воды). Периодичность промывания фильтров зависит от степени загрязнения воды и интенсивности водопотока. При «грязной» воде необходимо промывать фильтры не реже 1 раза в час. Минимальное количество промываний (при «чистой» воде) – не менее 2 раз в сутки. Средний срок службы гравия составляет 3-5 лет и зависит от интенсивности работы фильтра, после чего подлежит полной замене.   В качестве контрольных после песчано-гравийного фильтра, при заборе воды из открытых водоисточников обязательно устанавливаются сетчатые или дисковые фильтры тонкой очистки. Дисковые фильтры по сравнению с сетчатыми более надёжные и имеют более продолжительный срок эксплуатации фильтрующего элемента (картриджа). Картриджи (сетчатые, дисковые) подвержены износу и сохраняют свои свойства 2-3 года, после чего необходима их замена.  Фильтрация воды защитит систему от мелких частиц песка, органики, не растворившихся компонентов удобрений, крупного ила, части водорослей, но всегда надо помнить, что полного очищения путём фильтрации добиться нельзя. Качество очистки воды зависит от параметров фильтрующего элемента, выраженное в количестве отверстий на один дюйм и обозначается в mesh (меш). Для большинства капельных трубопроводов этот параметр не должен быть ниже, чем 120 mesh или 0,125 мм.   Конструктивное исполнение фильтров зависит от расхода системы капельного орошения, орошаемой площади и степени очистки. В зависимости от величины расхода системы капельного орошения из отдельных фильтров собирается необходимое количество блоков, модулей, объединяемых в фильтрационные станции. В зависимости от количества комплектующих модулей, обеспечивают соответствующий пропуск воды. Но через фильтры всё равно проходят частицы мельчайшего ила, растворённые в воде соли, микроорганизмы, осаждающиеся во внутренних полостях трубопроводов. Осаждение взвешенных частиц связано со скоростью воды в трубопроводе – чем она ниже, тем осаждение происходит эффективнее и способствует накоплению отложений и закупорки капельниц. Поэтому оросительная сеть нуждается в периодическом уходе. Система капельного орошения нуждается в периодических промывках чистой    водой со скоростями течения воды не менее 0,5 м/с и давлением с коэффициентом 1,3-1,5 от рабочего, открывая поочерёдно концевые заглушки на 5-8 капельных линиях. Время промывки не должно быть менее 5 минут или до чистой воды.  При использовании воды из открытых водоисточников, возникает угроза засорения системы гидробионтами в виде сине-зелёных водорослей, железистых и сернокислых бактерий и других микроорганизмов. Гидробионты, попадая в поливную сеть, на фоне тёплой воды и достаточного количества питательных веществ, начинают бурно развиваться, образуя конгломераты, забивающие капельницы. Для предотвращения попадания гидробионтов в систему с оросительной водой применяют приём купоросования воды на водоёмах комплексного назначения в регулирующих или водопропускных сооружениях (бассейнах, аквакамерах, трубопроводах) при менее 25-30 млн.кл/л сине-зелёных водорослей путём равномерного распределения медного купороса на поверхности воды с концентрацией не более 0,1 г/м3 (по чистой меди 1 мг/л), при температуре воды не ниже +17оС и штилевом состояние водоёма до 12 часов дня, когда основная масса водорослей находится на поверхности. Такая процедура безвредна для скота, рыбы и орошаемых культур. На водоисточниках технического назначения при содержании в воде более 10 млн.кл/л – медный купорос вносится по поверхности из расчёта 0,3-0,7 г/м3 по чистой меди. Необходимое время контакта не менее 5 часов. Уменьшению попадания гидробионтов в систему капельного орошения способствуют:- ночные и ранние утренние поливы (с 18 до 24 ч и с 0 до 8 ч), когда концентрация гидробионтов на уровне водозаборного устройства наименьшая;- забор оросительной воды с глубины более 2,5 м;- сооружение лёгких навесов для защиты регулирующих бассейнов и аванкамер от проникновения солнечной радиации;- периодическая обработка воды в регулирующих бассейнах повышенными дозами медного купороса (1-5 г/м3) с последующей обязательной их очи­сткой;-  регулярная очистка ила при слое в 2 см, но не менее 3-х раз за ротационный период в промежуточных регулирующих бассейнах. Биозагрязнение системы предотвращают промывкой сети сернокислой медью 5 г/м3 (по чистой меди) в течение 30 мин с последующей промывкой чистой водой. От биозагрязнения системы проводятся промывки сети хлорной известью 20 г/м3 или 20 мг/л. Частота – 1 раз в месяц и в конце сезона. Время промывки 10-60 мин. С последующей промывкой чистой водой. Рекомендуемые способы и режимы хлорирования оросительной воды должны быть увязаны с показателями анализа воды и устранением именно той проблемы, которую выявляет анализ. При хлорировании надо помнить, что применение высоких концентраций хлора недопустимо из-за высокой разъедающей способности хлора к молекулам полиэтилена, особенно при высоком давлении и высоких температурах (происходит химическая деградация с образованием трещин в стенках труб), а также надо следовать требованиям пункта 17 ГОСТ 17.1.3.13-86 [8], чтобы не допускать загрязнения поверхностных вод при сельскохозяйственном орошении. Безопасная для растений и полиэтилена доза хлора до 10 мг/л при постоянном применении или 50 мг/л при периодическом применении. Другой проблемой оросительной воды является её минерализация, то есть количественное содержание растворённых в ней солей. Жёсткая вода с высоким содержанием солей кальция, магния, железа и т.п. способствует засорению капельниц в поливных трубопроводах. Считается, что содержание растворимых солей в воде в пределах до 3 г/л пригодно для капельного орошения. Особенно важно определение минерализации воды для регионов с повышенным содержанием минералов в воде. Допустимые уровни минерализации воды приведены в таблице 4 [9].  Таблица 4 – Допустимые уровни минерализации поливной воды  Класс качества оросительной водыДопустимые уровни минерализации оросительной водыС тяжелым гранулометрическим составом и/или с ППК > 30Со средним гранулометрическим составом и/или ППК = 30…15С легким гранулометрическим составом и/или с ППК < 15I неопасный0,2-0,50,2-0,60,2-0,7II малоопасный0,5-0,80,6-1,00,7-1,2III умеренно опасный0,8-1,21,0-1,51,2-2,0IV опасныйБолее 1,2Более1,5Более 2 По мнению Л.А. Воеводиной степень пригодности воды для капельного орошения с различным содержанием физических, биологических, химических загрязнителей и токсичных ионов можно разделить на три категории: вызывающие проблемы незначительной, средней или высокой сложности (табл. 5) [10].[11]  Таблица 5 – Показатели оценки пригодности воды для систем капельного орошения  Компонент, содержащийся в водеСтепень сложности проблемы незначительнаясредняявысокаяВлияние на засорение капельницФизическое засорениеВзвешенные вещества, мг/л< 5050-100> 100Химическое засорение рН< 77-8> 8Железо (Fe), мг/л< 0,10,1-1,5> 1,5Марганец (Mn), мг/л< 0,10,1-1,5> 1,5Сероводород (Н2S), мг/л< 0,20,2-2,0> 2,0Минерализация, мг/л< 500500-2000> 2000Биологическое засорение Количество бактерий, шт./л< 1000010000-50000> 50000Влияние на урожайность культуры Электропроводность (ЕС), мСм/см< 0,750,75-3,0> 3,0Нитраты, мг/л< 55-30> 30Токсичность отдельных ионовБор, мг/л< 0,70,7-3,0> 3,0Хлорид, мг/л< 44-10> 10,0Хлорид, мг-экв/л< 142142-355> 355Натрий (SAR)*< 3,03-9> 9 * - оценка воды по опасности осолонцевания (SAR).  Определить степень пригодности оросительной воды в водоисточнике можно методом расчёта коэффициента Стеблера или ирригационному коэффициенту. Для расчета коэффициента Стеблера Ка применяют формулы [12] Соотношение концентрации мг-экв/л содержания иона Na+ меньше, чем содержание иона Cl-, т.е. r Na+ < rCl- . Присутствует хлорид натрия.Соотношение концентрации мг-экв/л содержания иона Na+ больше содержание иона Cl-, но меньше суммарного содержания ионов сильных кислот, т.е. rCl-  + rSO42-> rNa+ < rCl- . Присутствует хлорид натрия и карбонат натрия.Соотношение концентрации мг-экв/л содержания иона Na+ больше суммарного содержания ионов сильных кислот rNa+>rCl-+rSO42- Присутствует хлорид, сульфат и карбонат натрия. r обозначает содержание данного иона в мг-экв/л.Степень пригодности воды в водоисточнике по оценке значений коэффициента Стеблера (Ка) приведена в таблице 6. Минеральные соли, при определённых условиях выпадают в осадок, накапливающийся в полостях трубопроводов и капельниц, что приводит к их закупорки. Полив водой с показателем рН выше 5,8 способствует образованию минеральных отложений.  Таблица 6  ̶  Качество оросительной воды по ирригационному коэффициенту Стеблера Значение КаПригодность воды для орошенияБолее 18Хорошая, успешно применяется для орошения6-18Удовлетворительная, в почве могут накапливаться щелочи1,2-5,9Неудовлетворительная, при поливе необходим искусственный дренажМенее 1,2Плохая, непригодная для орошения При высоком содержании в водоисточнике солей железа (10 мг/л и более) эффективным методом считается барбатация, которая способствует окислению железа и выпадению его в осадок. Аэрацию воды в водоёме лучше проводить до полива. Для аэрации пригодны водоёмы без течения, аванкамеры и подобные водоприёмники.    Для предотвращения закупорки капельниц поливные трубопроводы необходимо промывать слабыми растворами (0,6%) ортофосфорной (85% Н3РО4), сернокислой (Н2SO4), азотной (60% HNO3) или соляной кислоты (33% НСl). Заглушки при этом должны быть закрыты. Приём применяется в основном на лентах и трубках многолетнего использования. После кислотной обработки систему промывают чистой водой в течение не менее 10 минут, открывая концевые заглушки поливных трубопроводов. Затем закрыв заглушки – промывают до 30 минут через капельницы. При необходимости промывают повторно. Надо помнить, что кислота всегда добавляется в воду, а не наоборот! Частота таких промывок – один раз в месяц и обязательная в конце сезона перед уборкой на хранение.  Работоспособность капельниц возрастает при частых поливах малыми поливными нормами, что предотвращает отложение солей на стенках лабиринта при высыхании. На срок службы многолетних поливных трубопроводов большое влияние оказывают методы их раскладки, уборки после эксплуатации и хранение. Раскладывать и убирать трубопроводы наземного применения лучше всего специальными механизированными средствами. При их ручном волочении происходит трение о грунт, которое приводит к образованию на трубках царапин и потёртостей, понижающих прочность трубок, особенно тонкостенных. Перед уборкой трубопроводы должны быть подготовлены. Обязательно должна быть проведена промывка системы слабым раствором кислоты. После чего, необходимо удалить воду из внутренних полостей с помощью воздушного компрессора путём подачи достаточного количества воздуха в трубки с открытыми заглушками. Давление продувки не должно превышать максимально допустимое. Качество продувки зависит не от давления, а от объёма воздуха, подаваемого в систему. Затем трубопроводы надлежит смотать в бухты, используя специальные средства механизации. Причём внутренний диаметр бухт должен соответствовать оптимальному, чтобы трубопроводы не деформировались, это около 500 мм для всех диаметров капельных трубок. Хранить бухты поливных трубопроводов капельного орошения надо в сухих складских помещениях с ровным чистым полом, лучше на картоне, при положительных температурах в горизонтальном положении и штабелем, не превышающим 2 м. Места хранения должны быть защищены от проникновения грызунов. Соблюдение регламента обслуживания и хранения поливных трубопроводов капельного орошения увеличивает эффективность их применения и продляет срок службы. Выводы и рекомендации. Установлены основные показатели влияния оросительной воды на поливные трубопроводы (на основании показателей табл. 1). Предложены к обязательному использованию различные конструкции фильтров в зависимости от химических свойств поливной воды и способов ее подготовки. Рекомендованы к обязательному использованию гидроциклонные аппараты для очистки оросительной воды от крупных песчаных и илистых твердых частиц. Определена необходимость проведения купоросования воды на водоёмах комплексного назначения в регулирующих или водопропускных сооружениях. Рекомендовано применять от биозагрязнений промывку сети поливных трубопроводов сернокислой медью 5 г/м3 (по чистой меди) в течение 30 мин с последующей промывкой чистой водой. Рекомендованы способы и режимы хлорирования оросительной воды, которые должны быть увязаны с показателями анализа воды и устранением именно той проблемы, которую выявляет анализ. Рекомендовано к использованию механизированная раскладка и уборка трубопроводов наземного исполнения.