Способ использования для полива накопленной в водоеме воды

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к овощеводству, и применяется для накопления воды с возможностью использования ее для полива. В период, предшествующий сезонному уменьшению уровня солнечной активности, формируют брикеты (5) путем их замораживания с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем теплоизоляционного материала. Применяют емкость (7) и резервуар (9) для хранения воды. Накопление воды производят в осенний период в водоеме. С помощью плавсредства или авиационной техники покрывают равномерно поверхность воды полимером - гранулами сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды. Покрытие водоема начинают с подветренной стороны. После покрытия водной поверхности гранулами сорбента покрывают теплоизолирующим материалом путем распыления черного гидрофильно-капиллярно-пористого материала в виде торфяной массы. Формируют намораживание площадки льда в виде брикетов (5). Брикеты (5) льда с вмерзшими в него гранулами сорбента по количеству их заполнения водой соответствуют количеству влаги, вносимой в почву, необходимой для растений на весь вегетационный период их развития на определенной площади. Брикеты (5) перемещают на край поля (4) и складируют в виде блоков, уложенных на водонепроницаемую пленку (6) с углублением в грунт, покрывая пленкой и сверху. По мере таяния вода, освобожденная от сорбента, стекает в емкости (7) и накапливается в резервуаре (10) с возможностью использования ее для полива. Обеспечивается расширение зоны выращивания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к овощеводству и может применяться в специализированных и фермерских хозяйствах, также и на приусадебных и дачных участках при возделывании овощных и бахчевых культур, и может стать незаменимым применением препаратом в засушливых районах, например, Воронежской, Волгоградской, Архангельской районах, Республика Крым и др.

Известна оросительная система с использованием местного стока, включающая в себя орошаемые участки на водосборной площади, связанные между собой закрытыми распределителями двухстороннего действия через - пруд накопитель, расположенный в нижнем бьефе водохранилища, поливные безуклонные каналы с подпорно-регулирующими сооружениями и прудами-распределителями посередине полей вдоль горизонталей местности, закрытые распределители двухстороннего действия включают дифференцированные узлы водораспределения, состоящие из водоудерживающего валика выше поливных безуклонных каналов и расположенного под ним водовыпуска-водоспуска, пропускающего воду в примыкающий ниже по рельефу пруд-распределитель и в закрытый распределитель двухстороннего действия, при этом для эффективного управления распределением воды между орошаемыми участками расположены задвижки на закрытом распределителе двухстороннего действия выше отвода в водовыпуск-водоспуск, на водовыпуске водоудерживающего валика и на выходе в пруднакопитель (Патент RU №2467561, A01G 25/00 от 20.07.2012).

Система снабжена целым рядом устройств с элементами системы, что по технологическим причинам требует устройства на орошаемом участке многочисленных прудов-распределителей с водовыпусками, вследствие чего эксплуатация такого орошаемого участка создает трудности его обработки механизированными машинами. При длительной засухе запасы влаги уменьшаются и почти не влияют на увлажнение, зависящие от того, чтобы изолировать от действия окружающего воздуха, а также большие капитальные затраты на орошение и объем воды, чтобы обеспечить достаточный для выращивания сельскохозяйственных культур.

Известен способ водорегулирующей лесной полосы на склоне, включающий посадку деревьев, рытье траншеи с валом. Укрепление ее дна, при этом водорегулирующую полосу устраивают из одного ряда высокоствольных деревьев, двух сближенных рядов высокостебельного многолетнего травянистого растения и одного ряда кустарника, а траншею устраивают в междурядьях травянистого растения после вступления его в фазу плодоношения и устанавливают в нее резервуары, занимающие 0,5-0,9 объема траншеи, содержимое резервуара периодически используют на малое орошение (Патент RU №2092988, А01В 13/16 от 20.10.1977).

Однако эффективно накапливать воду и затем отдавать ее в траншею на конкретной территории в засушливых районах не всегда представляется возможным из-за ряда причин, среди которых основными являются: заполнение транше происходит только стекающей с поля воды в резервуар, а также во время весеннего снеготаяния вода с поля покупает в лесную полосу и непосредственно в резервуар, а затем вода начинает испаряться из резервуара. Таким образом, требуется посадка различных травянистых многолетних растений, теряется много воды в засушливые периоды, что будет недостаточно для создания благоприятных условий роста и развития культуры, хотя способ предусматривает утепление дна траншеи и стенок за счет растительных остатков, растущего по берегам и дну траншеи, и все же быть недостаточными для полного учета в засушливые годы, при этом необходима постоянная трудоемкая, и затратная чистка траншеи от осадка.

Известно также временное водоограждающее сооружение, выполненное в виде вала-дамбы с использованием снега, при этом оно содержит основное тело вала-дамбы из утрамбованного снега, средство для теплоизоляции основного тела вала-дамбы, по меньшей мере, один гибкий бетонный мат или мешки с балластом, причем средство для теплоизоляции уложено поверх основного тела вала-дамбы и закрыто, по меньшей мере, одним гибким бетонным матом или мешками с балластом (ПМ RU №123018, Е02В 3/04, E02B 3/10, Е02В 7/06 от 20.12.2012).

Данный аналог предусматривает основное тело-дамбы вместо льда выполнять из доступного в зимнее время года материала, как снег. Для сгребания снега. При этом применяют средство теплоизоляции валы-дамбы, которое обладает разряженной структурой, определяющей его основную функцию, в результате чего оно легче воды и применяют гибкий бетонный мат сверху. Однако, несмотря на это эти элементы должны после эксплуатации складироваться в штабеля на месте их хранения до следующего года. Лишенная защиты вал-дамба из снега быстро тает. Однако, при малой толщине снежного покрова менее 10 сантиметров, эффективность способа будет не достаточна для прохода этой дорогостоящей машиной, и нецелесообразно, так как плотность снега будет мала, а значит, при таянии снег воды будет недостаточно данной массы снега обеспечить почву влагой. Кроме того, образование снежных валков ведет к перераспределению снежной массы по поверхности поля. Способ также энергозатратный. Кроме того, такая технология накопления снежной массы и использование ее в дальнейшем как талой воды для насыщения почвы талой водой имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что накопленная вода на поверхности почвы масса снега расходуется крайне неаффективно по следующим причинам: накопленный снег весной быстро бесконтрольно тает и испаряется, только незначительная часть успевает впитываться в почву, насыщая ее влагой; талая вода, накопленная в почве, в этом случае может быть использована только в качестве в начале вегетационного периода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ использования талой воды, заключающийся в том, что увеличивают количество задерживающего снега на поверхности почвы снега, которые задерживают от сдувания ветром и накапливают количество осажденного на поверхности почвы снега, при этом из мокрой и тяжелой массы снега, накопившейся век территории посевного поля, формируют брикеты и складируют в бурт круглой или прямоугольной формы рядом с полем с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем теплоизоляционного материала, а рядом с буртом располагают емкость для накопления талой воды и резервуар для ее хранения, причем бурт располагают на пленке из влагонепроницаемого материала, расположенного в углублении, а почве, емкость для накопления талой воды расположена по уровню ниже дна углубления в почве, а резервуар для хранения талой воды по высоте расположен выше емкости и из него талая вода самотеком подается на орошаемое поле, количество снежной массы, сконцентрированной в бурте в виде брикетов, должна соответствовать количеству влаги, необходимой для полива растений на весь вегетационный период их развития на определенной площади (Патент RU №2619759, A01G 25/00, Е03В 3/30 от 18.05.2017).

Однако способ накапливает определенную снежную массу в оврагах, лесопосадок, придорожных канавах, в населенных пунктах, а это достаточно сложный и трудоемкий процесс. Затем эту снежную массу с места скопления доставляют на место складирования для последующего формирования бурта в таком количестве, чтобы ее хватило на обеспечение влагой (талой водой) определенного участка на весь вегетативный период растений, расположенных на данном участке. Если на первом этапе известное техническое решение накопленный на зиму снег, оттаивает и использует талую воду до истощения ее запасов растениями и испарением, то на втором этапе при нехватке воды в засушливый период начинает использовать накопленную талую воду из снежной массы, спрессованной в брикеты, затем грузят на транспортное средство и перевозят на край поля, на котором планируется выращивать растения. Кроме того, известный способ использует зимние оттепели или весенние дни с положительным значением температуры окружающего воздуха, способствующие уплотнению снежной массы и повышению ее влажности. Недостатком является сложность технологического цикла получения снежных брикетов, они чувствительны к температуре окружающей среды и могут быть рыхлыми, быстро разлагаются на воду. Кроме того, даже применения термоизоляционного материала для закрытия брикетов, будет малоэффективно по удлинению времени накопления талой воды (таяние снега всегда будет достаточно быстрое), так как сама структура снега к этому приближает, и отличается от самого структуры льда, содержащего например, внутри своем составе гранулы сорбента (оболочку), с так называемой «твердой водой», и только по мере длительной засухи водоемкий гранулированный сорбент начинает постепенно отдавать воды, сначала в виде капель, затем быстрее по мере таяния льда, а значит данная технология позволит вдвое сократить затраты на полив поля и объем воды достаточный для выращивания сельскохозяйственных культур. Поэтому по известному предложению (прототипу) себестоимость продукции будет достаточно высокая. В сравнении с объемом известного решения при поливе, предложенное решение может увеличивать на 50% для оптимального увлажнения почвы, а значит снижает экономические затраты, то есть возможность применения известного способа ограничена рядом условий.

Гранулы сорбента, которого способны аккумулировать достаточный объем воды, вмерзшие в лед (в оболочку), затем во время вегетативного периода, оставшиеся гранулы сорбента вместе с теплоизоляционным материалом, например, торфа и т.д. можно просто почву засеять такими гранулами, и тогда почва будет реже нуждаться в воде, так как после сильного пролития накопившейся воды из резервуара, полимер начинает работать в автоматическом режиме, поддерживая необходимую для растения уровень влажности. Когда данный уровень падает ниже определенного порога, гранулы будут отдавать воду почве. А при дожде вновь набухают, впитывая ее. Одного заполнения полимера водой может хватить на весь вегетационный период. Срок действия их составляет от пяти до десяти лет, и они способны поглотить 500 литров воды на 2 кг гранул сорбента. Гранулы сорбента являются экологически безопасными. Они способны не только впитывать влагу, но и микроэлементы и могут выступать в качестве удобрений.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения -расширения зоны выращивания, повышения урожайности и качества (полезности) сельскохозяйственных, в особенности овощных и бахчевых культур не только в умеренных широтах, но и в засушливых степных регионах с использованием для орошения с накапливанием в результате применения в замороженном виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитывающим воду, а также с использованием таких блоков льда к месту орошения поля, затяжное более интенсивное накапливание воды в результате таяния ледяных блоков (брикетов) в термоизоляционном материале, а также последующего применения освободивших гранул сорбента ото льда для «засева» орошаемого поля.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе использования накопленной воды, в водоеме, заключающемся в том, что увеличивают количество задерживающего мокрой и тяжелой массы снега, накопившейся вне территории посевного поля, и формируют брикеты в период, предшествующий сезонному уменьшению уровня солнечной активности путем их замораживания с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем теплоизоляционного материала, емкость и резервуар для хранения воды, согласно изобретения накопление воды производят в осенний период в водоем и покрывают равномерно поверхность воды полимером в качестве гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды с помощью плавсредства или авиационной техники, покрытие водоема начинают с подветренной стороны, а после покрытия водной поверхности гранулами сорбента покрывают теплоизолирующим материалом предпочтительно распылением черного грунта гидрофильно капиллярно-пористого или распылением торфяной массы и формируют намораживание площади льда, и брикеты льда с вмерзшими в него гранул сорбента по количеству их заполнения водой в виде брикетов, должны соответствовать количеству влаги воды в почву для поддержания необходимой для растений на весь вегетативнный период их развития на определенной площади.

Кроме того, гранулы сорбента, используемые в качестве покрытия водной поверхности водоема, обладают свойствами, обеспечивающие длительное их сохранение и не распадаться зимой.

Кроме того, для подачи воды, брикеты из водоема перемещают в емкость для накопления талой воды с резервуаром для ее хранения, где действие экологически чистого сорбента основано на свойствах воды, матрица полимера которого освобождает воду вследствие повышения температуры окружающей в весенний и летний периоды, когда связи эти рвутся и структура жидкости (льда) меняется, что позволяет ее высвобождаться в емкости для накопления талой воды.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Для проверки изобретения требованию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники не выявлено влияние предусмотренных существенных признаков заявляемого изобретения на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная технологическая схема по предлагаемому способу; на фиг. 2 показана схема реализации способа с его элементами.

Заявленный способ использования накопленной воды представляет собой конструктивную систему, включающую подготовку водоема 1 для затопления водой в осенний теплый период, куда по закрытому подземному трубопроводу 2 поступает вода из источника с помощью передвижной насосной станции 3 в водоем 1 опресненной воды. После наполнения водой водоема 1, водную поверхность покрывают полимером в качестве гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды с помощью плавсредства или авиационной техники для формирования брикетов (блоков) пористого льда с гранулами сорбента, предпочтительно покрытого черным материалом, распылением из гидрофильного капиллярно-пористого материала в виде торфа и задержания воды наполненной воды кристаллами сорбента в виде «твердой воды» (льда), не успевшего пройти доставку путем брикетирования до определенного участка на весь вегетативный период растений, расположенных на данном участке. С целью сохранения структуры льда с вмерзшими в него гранул сорбента с «твердой водой», в зимний период с установлением устойчивой среднесуточной температуры воздуха ниже температуры замерзания воды с использованием льда и сорбента в виде брикетов (блоков), выполненных в форме многогранников непосредственно в водоеме 1, изготавливают брикеты изо льда с сорбентом, затем изготовленные брикеты с вмерзшими в него гранулами сорбента с помощью транспортного средства перемещают на край поля 4 на место хранения их до весны.

Способ реализуется следующим образом.

Непосредственно на полях, где выращиваются сельскохозяйственные культуры, в определенном месте с помощью доставки транспортного средства организуют складирование брикетов 5 в виде блоков, уложенных на водонепроницаемую пленку 6 с углублением в грунт. Затем уложенные брикеты 5 в бурт, в виде многогранников сверху также покрывают пленкой 6. Количество ледяных брикетов связанных с гранулами сорбента в бурте, должно соответствовать количеству влага, необходимой для полива, учитывая большой объем воды, захваченной гранулами сорбента на весь вегетативный период их развития на определенной площади.

Укрытый таким образом бурт из ледяных брикетов 5 и с вкрапливанием напыленной торфяной массы за счет возможности изменения толщины покрытия термоизоляционного материала, можно регулировать и удлинять время и скорость таяния таких ледяных брикетов (блоков) с максимально возможным объемов воды при таянии их. Термоизолирующий материал можно использовать любой, согласно отмеченному в прототипе (не описывается для упрощения). Таким образом, кроме того уже известных примененных укрывающих материалов, дополнительно появляются новые материалы (сорбент с термоизолирующим материалов в виде распыленного черного грунта гидрофильного-пористого или распыленной торфяной массы), которые также после освобождения сорбента от воды, можно будет вносить в почву (в ходе утилизации всего материала) в качестве органического удобрения, но уже сорбент будет играть роль водоемкого гранулированного сорбент, который вносится в почву вместе с органическими удобрениями. По мере появления таяния ледяных брикетов (блоков), вода стекает в емкости 7 и там накапливается, а сам сорбент остается под укрытым термоизоляционным материалом в виде пленки 6, освобожденной от воды. Емкость 7 для уменьшения испарения воды закрывают крышкой 8. По мере накопления в емкости 7 талая вода 9 перекачивается в резервуар 10 на границе 11 поля 4 для хранения ее, с возможностью подачи ее после посева или посадки для полива. Резервуар 10 расположен выше емкости 7. Для полива овощных и бахчевых культур может быть смонтирована трубопроводная система, что значительно облегчить процесс полива растений, таким прогрессивным способом, как капельный (современный) экономичный полив, сохраняя равномерность распределения ее по длине. Это значительно сэкономит воды самотеком при капельном орошении овощных и бахчевых культур. Хотя количество талой воды рассчитывается от потребности полива растений.

В каждом конкретном случае продолжительно эффективной работы от накопленной воды в резервуаре 10 будет зависеть и от погодных условий, когда по полю будет разбросаны такие гранулы сорбента с органическими удобрениями, которые реже нуждаются в воде, так как при политом поле, разбросанные (посеянные), гранулы сорбента имеют новое свойство работать в автоматическом режиме, поддерживая необходимый для растения уровень влажности как при поливе, так и выпадения дождя, когда данный уровень падает ниже определенного порога, гранулы сорбента будут отдавать воду в почву. Например, такие гранулы сорбента способны аккумулировать до 500 литров воды на один килограмм его. Эффективность использования по разбросанному полю (засеянному) - от 5 до 10 лет они не вымываются из почвы. Сама технология гранул сорбента может вдвое сократить затраты на орошение и объем воды, достаточный для выращивания сельскохозяйственных культур, и позволяет снизить объем талой воды потребляемой из резервуара на полив до 50%. Следует также отметить, что действие сорбента основано на свойствах воды (Патент RU №2574722, C08F 220/56, C08L 3/02, C08L 1/08, C08L 5/08, A61L 15/28, A61L 15/60 от 10.02.2016). Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности может применено и в сельском хозяйстве, как экологически чистый продукт. Попадая в матрицу полимера, вода образует связи с ее стенками, приобретая структуру льда и закрепляясь в сорбенте под названием «твердая вода».

Таким образом, поле будет практически от посева, посадки и до уборки урожая может быть использовано для полива в засушливых районах страны. Это особенно касается овощных и бахчевых культур и повышения их урожайности, одновременно с применением прогрессивного полива, - как капельное орошение. Все это дает значительное преимущество перед прототипом, а значит снижения себестоимости выращивания за счет работы в разных режимах орошения поля в течение всего вегетативного периода.

1. Способ использования для полива накопленной в водоеме воды, заключающийся в том, что в период, предшествующий сезонному уменьшению уровня солнечной активности, формируют брикеты путем их замораживания с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем теплоизоляционного материала, применяют емкость и резервуар для хранения воды, отличающийся тем, что накопление воды производят в осенний период в водоеме, покрывают равномерно поверхность воды полимером - гранулами сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды с помощью плавсредства или авиационной техники, покрытие водоема начинают с подветренной стороны, а после покрытия водной поверхности гранулами сорбента покрывают теплоизолирующим материалом путем распыления черного гидрофильно-капиллярно-пористого материала в виде торфяной массы, формируют намораживание площадки льда в виде брикетов, причем брикеты льда с вмерзшими в него гранулами сорбента по количеству их заполнения водой соответствуют количеству влаги, вносимой в почву, необходимой для растений на весь вегетационный период их развития на определенной площади, брикеты перемещают на край поля и складируют в виде блоков, уложенных на водонепроницаемую пленку с углублением в грунт, покрывая пленкой и сверху, по мере таяния вода, освобожденная от сорбента, стекает в емкости и накапливается в резервуаре с возможностью использования ее для полива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулы сорбента, используемые в качестве покрытия водной поверхности водоема, обладают свойствами, обеспечивающими длительное их сохранение и способность не распадаться зимой.