188542. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sivatagi homokterületeken energiatakarékos víz és tápanyag bizsotsítására
1 188 542 2 A találmány sivatagi homokterületeken energiatakarékos víz- és vízben oldott tápanyag utánpótlására vonatkozik. Több olyan megoldás ismeretes, amely sivatagi területeken öntözéses mezőgazdaság kialakítására vonatkozik. Ezeknek a megoldásoknak igen nagy hátránya, hogy a homokdűnéket igen jelentős földmunkával és költséggel sík vagy lényegében sík területté rendezik. A nagy gépi munkával kialakított sík terepen az ismert szórófejes vagy csepegtető öntözési mód valamelyik formáját alkalmazzák, amelyeknél az egyenletes vízelosztást általában különböző csapok, szerelvények és egyéb energiát felemésztő szabályozó elemekkel oldják meg. A H/1989 számon nyilvánosságra hozott magyar szabadalmi bejelentés szerint az egyenletes vízelosztást rugalmas falu, perforált tömlővel, illetve merev cső esetén rugalmas betétekkel biztosítják. Az öntöző vezeték felszín feletti elhelyezése esetén a levegő magas hőmérséklete és alacsony relatív páratartalma, valamint a forró talajfelszín a kijuttatott vízmennyiség 40 %-át, esetenként azonban 60—70 %-át is elpárologtatja, ennélfogva igen kis vízmennyiség jut a talajba vagy a növény gyökérzónájába. A nagy vízáteresztőképességíí homok ezt a kis vízmennyiséget jórészt tovább engedi és ezért az öntözésre szánt víznek legfeljebb 10-20%-a hasznosul. További hátránya, hogy a felszínen elhelyezett vezeték akadályozza a talajművelést, illetve ideiglenes kihelyezés esetén nagy az élőmunkaigénye. A találmány feladata sivatagi és egyéb homokterületek intenzív öntözéses mezőgazdasági művelésének lehetővé tétele. A találmány értelmében ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy a homokdűnéket minimális földmunkával egy irányított folyadékmozgás által meghatározott energiafelületté alakítjuk, az így elrendezett területen az energia-felülettel párhuzamosan lefektetett csőrendszerből kivezető injektáló nyílásokon keresztül látjuk el a növények gyökérzónáját a szükséges vízzel, vagy vízben oldott tápanyaggal. A víz- és tápanyagoldatnak a gyökérzónában való akkumulációját a talajviszonyoktól függően kialakított injektált membrán réteggel biztosítjuk. A találmány előnye, hogy a leggazdaságosabb módon teszi lehetővé az öntözővíz egészének hasznosulását a növényzet számára. A továbbiakban a találmány szerinti eljárás foganatosítási módját részletesen ismertetjük. A találmány szerinti eljárás értelmében a homokdűnéket minimális földmunkával egyirányított folyadékmozgás által meghatározott cnergiafclülctrc rendezzük Az így kialakított cnergiaTelület alatt a fővezetékek, az elosztó- és a perforált injektálóvezetékek rendszerét fektetjük a talajfelszín alá oly módon, hogy a vezetékben áramló víz energiatartalma a fő- és az elosztóvezetékek találkozásánál azonos értékű, tehát egyenlő, ugyanakkor két szemben elhelyezett injektálóvezeték végpontjánál is azonos az értéke. Ennek az a jelentősége, hogy az energiafelülettel párhuzamosan fektetett csővezeték-hálózat és az ebből kiágazó injektáló vezetékben az öntözővíz és a folyékony tápanyag mindig azonos energiatartalommal, egyenletes elosztásban kerül a növények gyökérzetéhez. Az energiafelület és a szükséges tereprendezés meghatározását számítógépes programmal végezzük. A program első része adja meg az energiafelület (műterep) előállítását. Az adagoló nyíláson kifolyó víz mennyisége (Q) a következő képlettel számítható: 5 Q = p* • Hn (1) ahol p* = a vízhozam-tényező és a nyílás felületének szorzatával arányos tényező, H = piezometrikus nyomás a nyílás szintjén, 10 n = a nyomás értékének kitevője, mely rendszerint 0,5. Tehát ha a perforált injektáló vezeték minden egyes azonos felületű nyílásánál azonos a nyomás értéke, akkor a nyílások vízhozamai megegyeznek, vagyis biztosított. a terület egyenletes öntözése. 15 Az azonos nyomást csak úgy biztosíthatjuk, ha az áramlás mentén fellépő súrlódási energiaveszteséget a geodéziai magassággal ellensúlyozzuk. A súrlódási energiaveszteséget a 20 h = B • Qa (2) képlettel számolhatjuk, ahol h = súrlódási energiaveszteség, B = az injektáló cső hosszától, átmérőjétől és anyagától függő állandó, ^ Q = az injektáló csőben áramló vízhozam, A = az áramlás jellegétől függő kitevő. A műterep előállítását az (1) és (2) egyenlet ismételt alkalmazásával foganatosítjuk. Az injektáló vezeték minden egyes perforációjánál a hálózat mentén meghatározzuk az energia magasságot és ez adja az ideális műterepet. A program második részében meghatározzuk, hogy a terepet hogyan rendezzük ahhoz, hogy az az ideális műterepet megközelítse és minimális legyen a földmunkaigény. Az eljárás szerint iteráció segítségével megállapítjuk azt a magasságot, melyen elhelyezve a műterepet, a digitális terepmátrixszal a megadott tényleges terepen a legkevesebbet kell módosítani. A földnyesések és a feltöltések megegyeznek. A földmunkát a program terepmátrix pontjától lineáris interpolációval számítjuk ki. A program használatához első lépésben laboratóriumi mérésekkel meghatározzuk az (1) és (2) egyenletben szereplő p*; n; B és A értékeket, majd elvégezzük a terep geodéziai felmérését. 45 Ezek után az input adatsor: 1 -n*;n;B;Á 2. a hálózat helyszínrajzi jellemzői, 3. digitális N M-es terep mátrix (célszerű 20 mX 20 m- 50 es felmérést végezni). Az eredmény adja — a feltöltések helyét és mértékét, valamint- a nyesések helyét és mértékét. A találmány foganatosítása során úgy járunk el, hogy gg a művelés alá vonható területet pl. sivatagi homokdűnéket felmérjük és a felmérés alapján rétegvonalas térképet készítünk, így megkapjuk a természetes dünék által meghatározott felületet. A mezőgazdasági művelési ágnak, melyet megvalósígQ tani tervezünk, meghatározzuk a táblakíosztást és az időközönként szükséges öntözővíz mennyiségét, intenzitását. Ennek ismeretében határozzuk meg a felszín alatti csőhálózatot, az ebből kiágazó perforált injektálócsövek gg átmérőjét, egymástól való távolságát. Az így kialakított 2
