dr hab. inż. Robert Szulc
Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Oddział w Poznaniu
Rolnictwo to ciężki kawałek chleba. Sukces wydajnej produkcji roślinnej i zwierzęcej wymaga od rolnika ogromnego poświęcenia pracy, czasu, zdrowia, zaangażowania w wykonywaną pracę, wszechstronnych umiejętności i zaradności w wielu sytuacjach. Wydajna praca rolnika nie jest w stanie zagwarantować sukcesu. Jedną z kluczowych ról odrywa czynnik naturalny – klimat, pogoda i zdarzenia losowe. W ostatnich latach obserwujemy coraz częściej anomalie klimatyczne w naszym kraju. Upalne bezdeszczowe lata lub obfite opady powodujące natychmiastowe powodzie – niszczą uprawy. Poniższy artykuł przybliża potrzebę instalacji deszczowni oraz najistotniejszych kwestii z tym związanych.
Wybór systemu nawadniania zależy przede wszystkim od tego co chcemy nawadniać. W pierwszej kolejności powinno się najpierw ustalić rozpoznanie możliwości pokrycia potrzeb wodnych w danym regionie i gospodarstwie. Należy uwzględnić region kraju, rodzaj gleby, poziom gruntowy wody. Bardzo ważną kwestią konieczną do rozpatrzenia jest określenie ujęcia wody z pompownią, linią przesyłową oraz stanowiące ostatni element instalacji – urządzenia kroplujące – deszczujące [Źródło: ŁUKOMET].
Zabezpieczanie odpowiedniego i wydajnego ujęcia wody jest jednym z najdroższych elementów całej instalacji. Co prawda pobierać wodę można bezpośrednio ze studni głębinowych, cieków znajdujących się na polach czy innych źródeł wody. Często stosuje się wykonanie czerpni z kręgów na brzegu cieku czy też innego zbiornika wodnego – typu rzeka, staw, jezioro. Decyzja o kopaniu studni głębinowej jest zazwyczaj ostatecznością, gdyż wymaga się przede wszystkim uzyskania pozwoleń na pobór wód podziemnych, no i oczywiście związane są z tym także koszty.
Rozróżnia się kilka podstawowych typów deszczowni. Są to m.in. deszczownie stałe i przenośne, szpulowe i w postaci przetaczanego rurociągu. Zasilane mogą być pompownią elektryczną lub silnikiem (agregatem) spalinowym, a także ciągnikowym.
Pompownie
Pompownia elektryczna jest zazwyczaj najtańsza. W tym przypadku często stosowane są pompy odśrodkowe, chociaż jednostopniowe pompy tego typu czasami mają zbyt niskie ciśnienie w zestawie z deszczownią szpulową. Drugim rozwiązaniem jest tańsza w eksploatacji pompownia ciągnikowa, za to pompownia spalinowa jest z kolei droższa w porównaniu z elektryczną. Przykładowa pompownia spalinowa DSN 200 jest przeznaczona także do odpompowywania terenów zalewowych dla powierzchniowych ujęć wody położonych nie niżej niż 6 metrów od stanowiska pompowni. Tego typu pompownia zainstalowana jest na wózku wyposażonym w jedną oś, na której z profili wielkogabarytowych (zamkniętych) zbudowany jest zbiornik na paliwo (o pojemności około 200 dm3). Jest typowym pojazdem przyczepkowym posiadającym hamulec, oświetlenie drogowe i zaczep, tak by można swobodnie dokonywać transportu kołowego po drogach publicznych. Pompownie zasila czterocylindrowy silnik spalinowy Ursus-Perkins o mocy 58kW i posiada układ ssący i tłoczący o średnicy 200 mm. Przy obrotach wynoszących 1800 obrotów/min pompa osiąga wydajność od 5000 do 10000 dm3/min. Na rysunku 1 zamieszczono przykładowy model oraz parametry techniczne agregatu pompowego na bazie silnika spalinowego HONDA, tłoczącego wodę ze zbiorników, w których lustro wody nie opada niżej niż 6 m. Moc silnika przedstawionego na wykresach zawiera się między 4,0 i 8,0 KM a zużycie paliwa nie przekracza 1,8 dm3/godz. [Źródło: ŁUKOMET].
Przedstawiona na rysunku 2. deszczownia szpulowa serii „Raj” przeznaczona jest głównie do nawadniania upraw rolniczych, ogrodniczych, szkółkarskich, łąk, pastwisk ale też spełnia bardzo dobrze swoją rolę jako urządzenie do rozdeszczowywania gnojownicy. Jej budowa opiera się na jednoosiowej ramie w kształcie trójkąta, gdzie zamocowana jest obrotnica, na której z kolei zainstalowany jest bęben z nawiniętym wężem. Część najistotniejsza – czyli działko deszczujące znajduje się na samym końcu, umiejscowione na specjalnym wózku. Po ustawieniu deszczowni w określonym miejscu, rozwijamy wąż. Woda doprowadzona pod ciśnieniem wprawia w ruch wirnik turbiny wodnej, która poprzez przekładnie redukcyjną powoduje obrót bębna. Woda po przejściu przez układ wodny zostaje wyrzucona przez działko na dużą odległość. Zraszacz pracujący w sektorze 240° wraz z przemieszczającym się jednostajnie w stronę szpuli zraszaczem nawadnia pas szerokości podwójnego promienia zasięgu zraszacza i długości węża P. E. Cykl podlewania trwa od kilku do kilkunastu godzin w zależności od uzyskania odpowiedniej dawki polewowej. W tabeli zamieszczono wybrane dane techniczne deszczowni szpulowej „Raj”.
System nawadniań kropelkowych
Rzadko przedstawianym systemem nawadniań są instalacje do nawodnień kropelkowych. Szczególnie są one przydatne dla rolników zajmujących się uprawą warzyw. Nawadnianie kropelkowe, co prawda ma już swoją długą historię, lecz przez wiele lat nie był ten system doceniany. Istotną zaletą tego sposobu nawodnień jest przede wszystkim bardzo efektywne wykorzystanie wody zasilającej rośliny uprawne. Dzieje się to z uwagi na bardzo oszczędne „podawanie” wody do miejsca wegetacji poszczególnych roślin, w związku z tym każda minimalna ilość wody dostarczonej w postaci kropli bezpośrednio pod roślinę jest z miejsca wykorzystana i straty wody wsiąkającej poza obszarem korzennym roślin praktycznie nie występują. Wynikają z tego korzyści głównie ekonomiczne. Kolejną zaletą jest to, iż cienki strumyk wody jest kierowany zazwyczaj prosto na ziemię w bliskim sąsiedztwie korzenia, z ominięciem górnej części roślin – liści. A to z kolei jest korzystne, gdyż w upalne, w słoneczne dni, kiedy liście są bardzo mocno nagrzane przez promienie słoneczne, zimna woda nawadniająca systemem kropelkowym nie stwarza niebezpieczeństwa „poparzenia” rozgrzanych liści. Błąd ten jest bardzo często popełniany przez nieświadomych właścicieli także przydomowych ogródków, działek (ale też trawników) namiętnie polewających w środku upalnego dnia rozgrzane słońcem rośliny. Pomijając też już fakt, iż w takich gorących warunkach rozpylona woda tylko częściowo dociera do powierzchni ziemi, gdyż pozostała część odparowuje natychmiast w rozgrzanym powietrzu, a część zostaje na liściach. Jednym z systemów jest system automatycznego, kropelkowego nawadniania roślin, Tropf Blumat do nawadniania roślin na zewnątrz lub w szklarniach oraz ogrodach zimowych. Urządzenie składa się z kroplownika z sensorem (Rys. 3), który za pośrednictwem ceramicznego stożka analizuje poziom wilgotności w glebie i w ten sposób dostosowuje intensywność nawodnienia do warunków. System jest podłączany do zbiornika grawitacyjnego lub do kranu za pośrednictwem reduktora ciśnienia. Wspomniany ceramiczny stożek działa jednocześnie jako czujnik wilgotności jak i też kroplownik [Źródło: BLUMAT]. Inny system nawadniania kropelkowego został opracowany przez rolnika uprawiającego truskawki [Źródło: ŁUKOMET] i przedstawiono go na rysunku 4. Jest on przystosowany do nawadniania powierzchni ok. 1,5 ha (50m × 300 m). Zasada działania jest następująca: woda zassana jest przez czerpnię przy pomocy pompy i filtra wstępnego i tłoczona jest do odżelaziacza i następnie do węży kroplujących i jednostek końcowych – czyli tzw. „emiterów”. Przykładowa instalacja składa się z wodomierza, rurociągu PE 50 o długości 210 m, inżektora do fertygacji, filtra, zaworu redukcyjnego, kolektora z trzema zaworami kulowymi i zaworem bezpieczeństwa z taśmy kroplującej 0,2 mm i średnicy 16 mm oraz długości 150 m. Woda z hydrantu poprzez wodomierz trafia do studzienki rozdzielczej w połowie długości pola, następnie po przejściu przez zawory i zwężkę otrzymuje (lub nie dawkę nawozów) i pod ciśnieniem 0,7 bar trafia do jednej z sekcji kroplującej.
Innym typem deszczowni są instalacje przenośne, które także służą do nawadniania wegetacyjnego wszystkich upraw polowych i ogrodniczych. Mogą znaleźć zastosowanie do nawodnień uprawowych, siewnych w okresie zbioru roślin okopowych, do ochrony przed przymrozkami.
Różnorodność spotykanych pól, które zamierza się deszczować nie pozwala na przedstawienie uniwersalnego rozwiązania deszczowni mogącego znaleźć zastosowanie w każdym przypadku. Na rysunku 5. przedstawiono przykład deszczowni przenośnej z agregatem pompowym elektrycznym – 400. Rurociąg doprowadzający zbudowany jest z rury i armatury o średnicy 89 mm (elementy deszczowni N 605). Techniczną jednostkę eksploatacyjną deszczowni stanowi rurociąg deszczujący zbudowany z rury i armatury o średnicy 70 mm (elementy deszczowni M 604), na którym zainstalowano w odstępach co 18 m, 9 zraszaczy z dyszą główną 6 mm. Robocza długość wynosi 162 m. Zakładając, że rurociąg ze zraszaczami będzie przenoszony o 18 m, obszar jednostki deszczowania wynosi 0,292 ha. Wydajność zraszacza wynosi 3,4 m3/h co przy rozstawie 18 × 18 m daje dawkę wody wynoszącą 10,6 mm/h. Dla uzyskania odpowiedniej dawki polewowej 30 mm, czas na przemieszczenie rurociągu bocznego oraz, cykl 14-dniowy pracy na zmianę 40 godz./tydzień wynika, że deszczownia w tych warunkach nawodni 7.0 ha przy wydatku pompy 31 m3/h.
Deszczownia tego typu może służyć również do rozdeszczowywania gnojownicy. Jest zbudowana z rur aluminiowych o średnicy 89 i 108 mm. Pompy do gnojownicy powinny charakteryzować się wydajnością ok. 40 m3/h, i ciśnieniem ok. 1 Mpa. Rurociąg nawierzchniowy biegnie od pompy usytuowanej przy zbiornikach gnojowicowych fermy hodowlanej do deszczowanego pola. Dwa zraszacze gnojowicy mogą pracować przemiennie. Czas pracy zraszacza zależy od wymaganej dawki gnojownicy oraz jej stopnia rozcieńczenia wodą. Na jednej pozycji w deszczowaniu nawożącym zraszacz pracuje najczęściej 0,5-1 godziny. Długość rurociągu doprowadzającego gnojowicę do zraszacza w terenie nizinnym (przy różnicy pomiędzy pompownią a zraszaczem 10 m) może wynosić 2700 m. Przy większej różnicy poziomów rurociąg należy skrócić przyjmując skrócenie o 500 m na każde dalsze 10 m różnicy wysokości.
W przyjętym przykładzie obydwa rurociągi deszczujące posiadają długość umożliwiającą na każdym z nich trzykrotne przełożenie zraszacza, co razem daje sześć położeń roboczych. Zakładając pracę zraszacza na jednej pozycji 45 minut, łączny czas pracy zraszacza z jednej pozycji rurociągów deszczujących wynosi 4 godziny. W tym czasie zostanie zadeszczowana powierzchnia 1,1 ha, na której rozdeszczowane zostanie 160 m3 gnojownicy. Cała deszczownia zadeszczuje przy 80 godzinach pracy zraszaczy powierzchnię o wymiarach 258 × 860 m rozprowadzając na niej wodę w ilości 3200 m3 [Źródło: PPHU Klaudia].
Zakończenie
Pogoda bywa kapryśna i niestety nikt nie ma na to wpływu. Jednak stały rozwój nowych technologii i coraz dostępniejsza i niezawodna technika sprawia, iż można się do tego typu przykrych warunków przygotować i zminimalizować ich negatywne skutki. Deszczownie są już coraz bardziej popularnymi instalacjami w wielu gospodarstwach, dlatego warto zastanowić się nad typem i modelem pasującym do gospodarstwa, jego wielkości i charakteru produkcji.