Юрий Новиков - Беседы о сельском хозяйстве
В настоящее время во многих штатах США приняты специальные законы, запрещающие искусственно менять погоду. Формально они опираются на "классическую" основу: "погода от бога"...
- Если мы так близки к тому времени, когда погоду можно будет заказывать по телефону, то стоит ли возиться со всеми этими поворотами северных рек на юг?.. Тем более что новая селъхозметеотехника, судя по всему, попроще старой мелиоративной.
- Вопрос о предпочтительности той или иной техники дождевания будет решаться не только стоимостью одной капли искусственного дождя, но и точностью ее Попадания по прямому назначению.
Наблюдения с американских спутников показали, что в тех районах США, куда достигают дымовые шлейфы заводов, кучевые облака образуются быстрее. Статистика неопровержимо свидетельствует: в городах дожди идут чаще, а средняя температура здесь выше, чем в окрестностях, человек уже "научился" изменять погоду, хотя и не научился предсказывать последствия этих изменений...
Погоду, видимо, никогда не будут заказывать по телефону, а поэтому вызывание дождя из естественных туч никогда не будет противоречить использованию туч искусственных. Скорее всего новая сельхозметеотехника будет дополнять старую, которая, впрочем, тоже станет новой...
Не будем заблуждаться: не все "естественное" означает одновременно "оптимальное". Дождь дождю - рознь. Всем наверняка случалось попадать под ливень, который кладет на землю растения, ломает их и вымывает целые овраги. Поэтому раз уж люди взялись за производство дождя, то необходимо научиться делать его исключительно "хорошим" и не делать "плохим".
Ну а, следовательно для начала не мешает поговорить о его "качестве".
Качество дождя характеризуют несколькими величинами.
Во-первых, слоем, осадков на единицу поверхности.
Он должен быть таким, чтобы почва могла легко и полиостью впитать его, чтобы она стала насквозь мокрой, но чтобы по ней не заструились ручьи и не появились застойные лужи. В первом случае за дело принимается водная эрозия. Во втором - растение просто рискует вымокнуть, утонуть, захлебнуться.
Во-вторых, равномерностью распределения дождя по поливаемой площади. (Все, наверное, слышали жалобы агрономов: "везет соседям: каждый день дождь, а у нас за весь май - ни капли".) Дождь следует делать равномерным: толщина слоя искусственных осадков в любой точке орошаемого поля должна быть одинаковой.
Иначе одному растению достанется слишком много, а другому - ничего.
С помощью очень простых математических выкладок можно доказать, что силовое воздействие падающих капель тем больше, чем выше скорость их падения и диаметр. Скорость же тем больше, чем с большей высоты падает капля. Поэтому, искусственный дождь следует сбрасывать с не слишком большой высоты, чтобы не разгонять капли до очень большой скорости. Кроме тою, капли искусственного дождя должны быть как можно более мелкими.
По принципу работы дождевальные машины делятся на коротко- и дальнеструйные. Первые выбрасывают воду на небольшое расстояние, поэтому капли падают на землю с незначительной скоростью. Вторые заставляют струю воды лететь дальше с тем, чтобы она могла полить более удаленные от машины участки. Для этого струю направляют под углом к горизонту, благодаря чему она поднимается на некоторую высоту над землей и уже оттуда надает веером брызг. Высота подьема стри, впрочем, существенного значения не имеет. Благодаря сопротивлению воздуха при падении скорос!ь капель возрастает лишь до определенного значения и потом уже становится постоянной. Например, если капля имеет диаметр 3 миллиметра, то ей уже "все равно", с какой высоты падать - с 10 или со 100 метров:
скорость в обоих случаях будет одинаковой. А вот при высоте ниже 10 метров она уже будет меньше...
Итак, управлять скоростью падения капель можно и нужно, для этого следует регулировать и угол выброса струи к горизонту, и скорость ее выброса (то есть напор струи). Существуют специальные инженерные методы расчета оптимальных значений этих величин, учитывающие как необходимое обеспечение допустимой скорости соударения капли с почвой и растением, так и требуемою производительность машины (ведь чем дальше летит вода, тем большую поверхность поля она сможет оросить с одной и той же позиции, занимаемой машиной). А вот существуют ли способы, позволяющие "изготавливать" капли нужного размера?
Струя воды, выброшенная под углом к горизонту, рано или поздно сама рассыпается на более мелкие зтруи и капли под влиянием сопротивления воздуха.
Интенсивность такого самопроизвольного распада, однако, зависит от первоначального характера струи: ее формы, вида, движения воды внутри нее (струю можно, к примеру, закручивать относительно продольной оси) и скорости истечения. Все это поддается регулированию, и дождевальные машины оснащаются самыми разнообразными по производительности и напору насосами, различными по конструкции водопроводящими трубами и насадками-соплами.
Вола из короткоструйных дефлекторных насадок выбрасывается с относительно небольшой скоростью, и давление обычно не превышает 0,5-1,5 атмосферы.
Поэтому диаметр водяного зонтика невелик. А раз так, приходится на одной машине ставить множество насадок, чтобы обработать сразу большую площадь. В связи с этим короткоструйные машины отличаются относительной громоздкостью. Чаще всего они выглядят как длинные, смонтированные на тракторе или специальных колесных ходах фермы. По трубам этих ферм и подается вода к насадкам.
Дальнеструйные машины работают при напоре от 2,5 до 8 атмосфер. Это позволяет достичь высокой скорости выброса струи из сопла, а следовательно, и значительной дальности ее полета. На выходе из насадки брандспойта элементарные струйки воды, составляющие общий поток и движущиеся у его периферии, имеют скорость, меньшую, чем центральные. Происходит это из-за тормозящего действия стенок канала брандспойта.
Поэтому крайние струи вторгаются в воздушное пространство с меньшей скоростью и летят на меньшее расстояние, чем центральные. Из-за этого поток воды постепенно утоньшается, от него отпадают струи, оказавшиеся крайними. Постепенно обнажаются все новые участки потока, место крайних занимают струйки, летящие ближе к его центру... Струя постепенно распадается и образует веер летящих капель. Идет искусственный дождь.
Есть и еще одна принципиальная разница между работой коротко- и дальнеструйных машин. И первые и вторые могут производить полив как непрерывно, так и прерывисто, меняя время от времени позицию.
Однако для короткоструйных "порционный" полив не слишком целесообразен. Чтобы обеспечить высокую производительность и равномерность, короткоструйную машину лучше всего непрерывно перемещать по полю.
В этом случае вдоль поля как бы движется сплошная туча, из которой непрерывно идет дождь.
Что же касается брандспойта дальнеструйной машины, то из соображений производительности его целесообразнее всего вращать. Тогда дождь распределяется не прямоугольной полосой, а выпадает по кругу, в центре которого находится машина. Если заставить ее непрерывно двигаться, дождь будет покрывать один и тот же участок не один, а несколько раз. Естественно, это приводит к снижению равномерности полива.
Снижает эффективность дальнеструйной машины и ветер. Уже при небольшом ветре снос капель в сторону достигает значительной величины. Это может очень сильно снизить равномерность полива. Если же учесть стремление производить как можно более мелкие капли (которые сносятся еще сильнее), то вывод напрашивается один: дальнеструйные агрегаты далеко не самый лучший источник искусственного дождя.
С другой стороны, тащить по полю громоздкую ферму из переплетений стальных труб и тросов - занятие не слишком прибыльное. Возникает поэтому вопрос:
нельзя ли найти компромиссное решение, сочетающее лучшие стороны всех ранее использовавшихся дождевальных агрегатов? Оказывается, можно.
Прежде всего вовсе не обязательно иметь огромную ферму, навешенную на трактор. Можно, например, ограничиться одной трубой, по которой и подавать воду к насадкам. Чтобы она стала более жесткой, ее следует опереть через равные расстояния на легкие колеса.
Так и сделали. Получился "колесный дождевальный трубопровод": одна длинная (до 400-500 метров) ось (она же труба) с надетыми на нее через каждые 10-15 метров опорными колесами. В зависимости от длины и конструктивного исполнения такая установка имеет один или несколько устройств для забора воды из канала и механизм передвижения. Перемещается она обычно периодически: польет полосу 15-30 метров шириной (в зависимости от напора и типа используемых насадок) и передвигается на следующий шаг. Перемещают такие установки с помощью специальной ходовой тележки, располагаемой между двумя симметричными крыльями.
