WikiDer > Центральное круговое орошение

Center pivot irrigation
Спутниковый снимок круговых полей, характерных для центрального кругового орошения, Канзас.

Центрально-круговое орошение (иногда называют центральное круговое орошение), также называется водяное колесо и круговое орошение, это метод урожай орошение в котором оборудование вращается вокруг оси, а урожай поливается спринклеры.[1][2] А круговой орошается область с центром на оси, часто образуя круговой узор на растениях, если смотреть сверху (иногда это называется круги на полях, не путать с те образуется круговым сплющиванием секции урожая на поле).[3] Большинство центральных шарниров изначально были с водным приводом, однако сегодня большинство из них приводятся в движение электродвигатели.

Центро-поворотные оросительные системы полезны из-за их способности эффективно использовать воду и оптимизировать урожайность фермы. Системы очень эффективны на больших полях.

История

Центро-круговое орошение было изобретено в 1940 году.[4] от фермера Фрэнка Зибаха,[5] кто жил в Страсбург, 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 совершенствовать 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 новинки Zybach, сделав ее прочнее, выше и надежнее, а также преобразовали ее из гидравлической системы питания в электрический привод. Компания Догерти превратилась в Valmont Industries, со своей дочерней компанией Valley Irrigation, продолжает его видение ирригации в Соединенных Штатах, в конечном итоге охватывая весь земной шар.[7]

Обзор

Круговой орошение в процессе хлопок ферма.

Центральное круговое орошение - это форма верхнего спринклер орошение, состоящее из нескольких отрезков трубы (обычно оцинкованная сталь или алюминий) с разбрызгивателями, расположенными по их длине, соединенными вместе и поддерживаемыми фермы, и установлен на колесных башнях.[1] Машина движется по круговой схеме, и в нее подается вода из точки поворота в центре круга.[8]

Чтобы использовать центральный шарнир, местность должна быть достаточно ровной; но одним из основных преимуществ центроприводов перед альтернативными системами, использующими гравитационный поток, является 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 Соединенные Штаты, Австралия, Новая Зеландия, и Бразилия[8] а также в пустынных районах, таких как Сахара и Ближний Восток.

Центральные шарниры обычно имеют длину (радиус окружности) менее 1600 футов (500 метров), при этом 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]

Центральное круговое орошение насадки
Аппликатор с поворотным механизмом вращения
Спринклер с поворотным аппликатором End Gun

Первоначально большинство центральных шарниров приводились в действие водой. Они были заменены гидравлический 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 равняется 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, сопло размеры наименьшие на внутренних пролетах и ​​увеличиваются по мере удаления от точки поворота. Аэрофотоснимки показывают поля кругов, образованные водянистыми контурами «четверти или половины мили оросительной трубы с центральным шарниром».[10] создается центрированными оросителями, которые используют «сотни, а иногда и тысячи галлонов в минуту».[10]

Центр кругового орошения в Хозяйстве Ирхая в г. Аль-Райян, Катар.

Большинство систем с центральным шарниром теперь имеют капли, свисающие с U-образной трубы, называемой гусиная шея прикреплен в верхней части трубы[требуется разъяснение] с оросительными головками, которые расположены на несколько футов (самое большее) над культурой, что ограничивает испарительный потери и ветер. 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 со шлангами или барботерами, которые направляют воду прямо на землю между культурами. Этот тип системы известен как LEPA (Low Energy Precision Application) и часто ассоциируется со строительством небольших дамб по длине борозды (так называемая обсыпка / обсыпка борозд). Зерновые культуры можно сажать прямыми рядами или иногда кругами, чтобы соответствовать ходу ирригационной системы.

Поливальные машины с линейным / боковым перемещением

Маленькая центральная система поворота от начала до конца.

Ирригационное оборудование также может быть сконфигурировано для движения по прямой линии, что называется боковое движение, линейное движение, колесо двигаться или боковой крен система орошения.[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 установлено 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 смещением встречается гораздо реже, основано на более сложных системах 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.

Льготы

Центрально-круговое орошение требует меньше труда, чем многие другие поверхностное орошение методы, такие как полив по бороздам.[8] Он также требует меньших затрат на рабочую силу, чем методы орошения земли, требующие рытья каналов. Кроме того, полив с центральным расположением цилиндров может уменьшить количество почвы. обработка почвы. Следовательно, он помогает уменьшить сток воды и эрозию почвы, которая может возникнуть при орошении почвы.[8] Меньшая обработка почвы также способствует увеличению количества органических материалов и пожнивные остатки разложиться обратно в почву. Это также снижает уплотнение почвы.[8]

В Соединенных Штатах ранние поселенцы семиарид Высокие равнины страдали от неурожая из-за циклов засуха, завершившейся катастрофой Чаша для пыли 1930-х годов. Только после Вторая Мировая Война Когда стало доступно центральное круговое орошение, земельный массив системы водоносных горизонтов Высоких равнин превратился в один из наиболее продуктивных в сельском хозяйстве регионов мира.

Посевы высаживают кругами для эффективного полива.
Посевы высаживают кругами для эффективного орошение.

Отрицательные эффекты

Ископаемая вода является невозобновляемым ресурсом. Грунтовые воды уровни уменьшаются, 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 интенсивное земледелие использование огромных ирригаторов с центральным шарниром опустошило части Водоносный горизонт Огаллала (также известный как водоносный горизонт Высоких равнин).[10] Один из крупнейших в мире водоносные горизонты, он занимает площадь приблизительно 174 000 квадратных километров (450 000 км²) в частях из восьми состояния из Северная Дакота, Небраска, Вайоминг, Колорадо, Канзас, Оклахома, Нью-Мексико, и Техас, под Великие равнины в Соединенные Штаты.[13][14]

В 1950 г. площадь орошаемых пахотных земель составляла 250 000 акров. Только в Канзасе с использованием системы кругового орошения было орошено почти три миллиона акров земли. В некоторых местах при максимальной экстракции уровень грунтовых вод падение более пяти футов (1,5 м) в год. В крайних случаях колодцы пришлось значительно углубить, чтобы достичь неуклонно падающего уровня грунтовых вод.[10] В некоторых местах в Texas Panhandle, 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

В XXI веке признание важности водоносного горизонта Высоких равнин привело к увеличению охвата региональными[15][16][17] и международные журналисты.[18] Май 2013 г. Газета "Нью-Йорк Таймс статья «Колодцы сохнут, плодородные равнины обращаются в пыль»[10] рассказывает о неумолимом упадке частей системы водоносных горизонтов Высоких равнин.

Писательница Эмили Вудсон охарактеризовала более широкое использование системы кругового орошения как часть глубокого изменения отношения к модернизации (дорогие тракторы, круговое 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 сохранение воды.[19][20]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Мадер, Шелли (25 мая 2010 г.). «Центральное круговое орошение революционизирует сельское хозяйство». Журнал The Fence Post. Архивировано из оригинал 8 сентября 2016 г.. Получено 6 июня, 2012.
  2. ^ ddr.nal.usda.gov В архиве 2011-10-09 на Wayback Machine Модификация центрально-поворотной оросительной системы для обеспечения переменной глубины полива.
  3. ^ а б Грей, Эллен (3 мая 2012 г.). "Техасские круги на полях из космоса". НАСА. Получено 6 июня, 2012.
  4. ^ а б 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: запатентована подлинная машина для создания кругов на полях». Проводной журнал. Получено 6 июня, 2012.
  6. ^ https://livinghistoryfarm.org/farminginthe50s/water_03.html
  7. ^ http://www.valleyirrigation.com/about-us/history
  8. ^ а б c d е ж г «Выращивание риса там, где он никогда не рос: программа исследований в Миссури может помочь лучше накормить все более голодный мир». Колледж сельского хозяйства, продовольствия и природных ресурсов Университета Миссури. 3 июля 2008 г. Архивировано с оригинал 17 сентября 2013 г.. Получено 6 июня, 2012.
  9. ^ «Техника полива под давлением: системы кругового орошения» (PDF). ООН Продовольственная и сельскохозяйственная организация. 2007. Получено 26 апреля 2020.
  10. ^ а б c d е ж г Вина, Майкл (19 мая 2013 г.). «Колодцы высыхают, плодородные равнины обращаются в пыль». Нью-Йорк Таймс.
  11. ^ Evans, R.O .; и другие. (Март 1997 г.). «Система орошения с центральным поворотом и линейным перемещением» (PDF). Служба поддержки сотрудничества Северной Каролины, Государственный университет Северной Каролины. Архивировано из оригинал (PDF) 21 октября 2012 г.. Получено 6 июня, 2012.
  12. ^ «Эксплуатация и управление дождеванием Wheelmove» (PDF).
  13. ^ Дартон, штат Нью-Йорк, 1898 г. Предварительный отчет о геологии и водных ресурсах Небраски к западу от сто третий меридиан. В: Walcott, C.D. (ред), Девятнадцатый годовой отчет Геологической службы США, 1897-1898 гг., часть IV, стр. 719-785.
  14. ^ Деннехи, К.Ф. (2000). "Региональное исследование грунтовых вод в районе Хай-Плейнс: Информационный бюллетень Геологической службы США FS-091-00". USGS. Архивировано из оригинал на 2008-07-23. Получено 2008-05-07.
  15. ^ «Сокращение водоносного горизонта становится большой проблемой для хозяйств» В архиве 2009-02-04 в Wayback Machine. Нэнси Коул, Arkansas Democrat-Gazette. 24 сентября 2006 г. Последний доступ 24 октября 2006 г.
  16. ^ Колонка - Мансель Филлипс: «Слишком много голодных производств, почти не хватает воды» В архиве 2013-06-15 на Wayback Machine. Мансель Филлипс, Новости Amarillo Globe. 4 октября 2006 г. Последний доступ 24 октября 2006 г.
  17. ^ «Еще один признак долговременных забот о воде», 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 «Высоко и сухо». Чарльз Лоуренс
  19. ^ Моррис, Джон Миллер (2003). Шерри Л. Смит (ред.). Будущее южных равнин. Норман, Оклахома: Университет Оклахомы Press. п. 275. ISBN 0806137355.
  20. ^ Дождевая вода, Кен (1 января 2004 г.). «Книжное обозрение: будущее южных равнин». Great Plains Ежеквартальные исследования Great Plains. Линкольн, Небраска: Центр ежеквартальных исследований Великих равнин, Университет Небраски.

Дополнительные источники

внешние ссылки