Проект комплексной мелиорации и использования участка

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ.

Федеральное государственное образовательное учреждение.

высшего профессионального образования.

Пермская государственная сельскохозяйственная академия.

имени академика Д. Н. Прянишникова.

Кафедра геодезии и мелиорации.

Курсовой проект.

по мелиорации.

на тему.

Проект комплексной мелиорации.

и использования участка.

Выполнила: студентка.

Окулова С.Л.

Пермь, 2012.

Цель разработки проекта.

Выработать навыки по определению:

1) обеспеченности почв факторами жизни растений и потребности их регулирования;

2) видов потребных мелиорации и очередности их выполнения;

3) объемов мелиоративных работ и технологии их выполнения;

4) экономической эффективности мелиоративных мероприятий и целесообразности их выполнения.

Исходные данные для разработки проекта.

Вариант 7.

мелиорация мероприятие урожай.

I. Теоретическое обоснование потребности в мелиорациях.

1. Факторы жизни растений.

2. Природная обеспеченность почв факторами жизни растений.

3. Мелиорация как фактор регулирования факторов жизни растений.

II. Исполнение проекта.

1. Изучение участка по плану, построение его продольного профиля по центру, разделение на элементы рельефа, вычисление уклонов.

2. Оценка обеспеченности каждого элемента рельефа факторами жизни растений, определение видов потребных мелиораций и очерёдности их выполнения.

3. Проектирование противоэрозионных мероприятий.

4. Проектирование осушительно-оросительной системы в пойме.

5. Проектирование культуртехнических мероприятий.

6. Программирование урожаев по водному и питательному режимам.

7. Использование оросительной системы.

8. Расчёт экономической эффективности мелиораций Выводы Обзор литературы.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В МЕЛИОРАЦИЯХ.

1. Факторы жизни растений Незаменимыми факторами жизни растений являются: свет, тепло, воздух, вода, питательные вещества, реакция среды.

В земледелии они получили название земных и космических факторов жизни растений. К космическим факторам относятся свет и тепло, к земным — вода, диоксид углерода, кислород, азот, фосфор, калий, кальций и многие другие элементы.

Космические факторы жизни растений в земледелий, по существу, не регулируются или регулируются незначительно. Земные факторы удается регулировать и создавать оптимальные условия для роста и развития культурных растений.

Рост и развитие растений зависят от интенсивности и спектрального состава света. Недостаток света приводит к голоданию и гибели растений, а избыточная освещенность — к угнетению и ожогам. Физиологическое воздействие света на растение происходит через фотосинтез, определяя его скорость. Поток солнечных лучей, богатых ультрафиолетом, оказывает бактерицидное действие на микрофлору.

Среди сельскохозяйственных растений широко распространен фотопериодизм, связанный с условиями освещения. К фотопериодическим реакциям относят наступление фаз роста и развития. По продолжительности освещения выделяют растения длинного дня (не менее 12 ч, такие как озимая рожь, овес, пшеница, ячмень, горох, лен-долгунец, вика, горчица), короткого (менее 12 ч — кукуруза, просо, рис, соя, фасоль, хлопчатник) и нейтрального дня.

Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. Оценку потребности растений в тепле дают по сумме активных температур (выше 10 °С) за период вегетации. Колебания потребности в тепле одних и тех же культур зависят от сорта. Каждое растение предъявляет определенные требования к теплу, меняющиеся на протяжении вегетации. Особое значение имеет теплообеспеченность растений в начальные периоды жизни растений, т. е. при прорастании семян и появлении всходов. Оптимальная температура для роста и развития большинства культур 20−25⁰С. При температуре немногим выше 30⁰С наблюдается торможение роста, а при повышении её до 50−52⁰С растения погибают. Знание требований растений к теплу позволяет правильно установить сроки посева, разработать приемы обработки почвы и меры борьбы с сорными растениями, а также позволяет дать агроэкологическую оценку условиям выращивания и размещения культур с учетом агроландшафтов Требования растений к влагообеспеченности. Вода — важнейшее условие жизни растений. Она необходима для прорастания семян, служит составной частью синтезируемого органического вещества, средой для питательных веществ и биохимических процессов. Оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы, при которой достигается максимальная интенсивность роста растений, изменяется в пределах 65−90% наименьшей влагоемкости (НВ). Оптимальное соотношение воды и воздуха для сенокосов и пастбищ 1:5, для овощных культур 1:2, для зерновых — 1:3. Одним из показателей потребности растений в воде служит транспирационный коэффициент, т. е. количество воды, необходимое для создания единицы сухого вещества в растении.

Потребность растений в воде изменяется по фазам роста и развития сельскохозяйственных культур.

В растениях из простых органических соединений и минеральных веществ образуются сложные органические продукты. Они состоят из углерода, кислорода, водорода, азота и многих минеральных элементов. На долю первых трех элементов приходится 94% сухого вещества растений, причем углерод по массе составляет в сухом веществе в среднем 45%, кислород — 42% и водород — 7%. Оставшиеся 6% сухой массы урожая приходятся на долю азота и зольных элементов. Все наземные растения ежегодно извлекают из атмосферы около 20 млрд. т. углерода в форме СО₂ (1300 кг/га).

Земледелец активно вмешивается в круговорот веществ в почве, используя такие факторы и приемы, как удобрения, современные технологии, мелиорацию земель, различные виды и сорта сельскохозяйственных растений, оказывая существенное влияние на почвенные процессы.

По мере интенсификации земледелия возникает необходимость улучшения всего комплекса почвенных свойств, расширенного воспроизводства ее плодородия. Возможность такого преобразования почвы заложена в ее природе как возобновляемого природного ресурса. Однако при неправильном использовании почва может утратить плодородие.

Установлены определённые закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.

Закон незаменимости факторов жизни растений — не один из факторов не может быть полностью заменен другими. Согласно этому закону для роста и развития растений должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений — космических и земных. Например, недостаток фосфора нельзя заменить избытком азота, а ограниченное поступление света восполнить лучшим обеспечением растений водой и т. д.

Закон минимума — повышение урожайности всегда ограничено фактором, оказывающемся в минимуме.

Закон оптимума — при постоянно возрастающих дозах факторов урожайность повышается до тех пор, пока не пройдено состояние оптимума.

Закон совокупного действия факторов жизни растений. Чем больше факторов находится в оптимуме, тем меньше отрицательное влияние фактора, находящегося в минимуме.

Закон возврата. — чтобы плодородие почвы не снижалось, факторы, выносимые с урожаем (вода и питательные вещества) должны постоянно восполняться.

Соблюдение и выполнение законов земледелия позволяет направленно влиять на процессы формирования урожая и плодородие почвы.

2. Природная обеспеченность почв факторами жизни растений По природным условиям, и в частности по количеству осадков и теплу, районы нашей страны далеко не одинаковы. В зависимости от баланса влаги и тепла территорию России условно делят на пять зон: тундру, лесную, лесостепь, степь, пустыню.

В тундре и лесной зоне, где осадков выпадает больше, чем испаряется, наблюдается переувлажнение и заболачивание почв. В лесостепной зоне испарение превышает количество осадков, в степной и полупустынной зонах осадков выпадает в 2,5−9 раз меньше, чем испаряется.

Помимо крупных природных зон, в нашей стране для административных и хозяйственных целей выделены природно-хозяйственные, а для целей районирования сельскохозяйственных культур, внесения удобрений и других нужд — специальные сельскохозяйственные зоны или районы. Природно-хозяйственные районы обычно включают несколько административных областей, более или менее сходных по природным условиям.

При выделении мелиоративных зон и районов и тем более отдельных объектов орошения и осушения внутри крупных природных зон приходится учитывать не только климат и ландшафт, но и почвенно-гидрологические условия:

· рельеф и механический состав почв (пойма, древняя терраса, предгорье, пески, просадочные земли и др.);

· типы почв и их сочетание (чернозёмы, дерново-подзолистые, засоленные почвы и др.);

· гидрогеологические и гидромелиоративные свойства почв и грунтов, которые характеризуются наличием водоупора, близостью стояния и минерализацией грунтовых вод, их отточностью, водопроницаемостью и водоподъёмной способностью, общей и свободной ёмкостью насыщения почв и грунтов и др.

А.Н. Костяков при выделении зон различного увлажнения пользовался коэффициентом водного баланса К=м· Р/Е, где м — коэффициент использования осадков; Р — осадки за год, мм; Е — испаряемость, мм. Европейская территория России была разделена А. Н. Костяковым на три крупные зоны: избыточного увлажнения — К>1; неустойчивого увлажнения — К=1 и недостаточного увлажнения — К<1.

При выделении климатических зон Н. Н. Иванов пользовался коэффициентом увлажнения К=Р/Е, где Р — сумма осадков за год, мм; Е — годовая испаряемость, равная сумме месячной испаряемости (?Е_м), мм. В лесной, наиболее увлажнённой зоне коэффициент К будет >1,0.

Г. Т.Селянинов при выделении климатических и сельскохозяйственных зон пользуется гидротермическим коэффициентом К=Р· 10/?t, где Р — сумма осадков за период вегетации, мм; ?t — сумма среднесуточных температур воздуха за тот же период, °С. Гидротермический коэффициент по Г. Т. Селянинову в зависимости от степени увлажнения имеет следующие значения: при полном бездождье — 0; при сильной засухе — 0,5; при границе засухи — 1; при хорошем увлажнении — 1,5; при избыточном увлажнении — 2.

Наиболее благоприятным гидротермическим коэффициентом обладают районы Нечернозёмной зоны и северной лесостепи. Гидротермические коэффициенты сильно снижаются в летние месяцы.

3. Мелиорация как фактор регулирования факторов жизни растений Мелиорация — это коренное улучшение земель путем проведения гидротехнических, культуртехнических, химических, противоэрозионных, агролесомелиоративных, агротехнических и других мероприятий.

Мелиорация, изменяя водный режим почв в необходимом для сельскохозяйственного производства направлении, воздействует на воздушный, питательный, тепловой и агробиологический режимы почв, улучшает их плодородие и создает условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Типы мелиорации:

1. Гидромелиорация.

2. Агролесомелиорация.

3. Культуртехническая.

4. Химическая Гидромелиорация — проведение комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих улучшение заболоченных, излишне увлажненных, засушливых, эродированных, смытых и других земель, состояние которых зависит от воздействия воды. Она направлена на регулирование водного, воздушного, теплового и питательных режимов почв на мелиорируемых землях.

Гидромелиорация подразделяется на виды:

· Оросительные;

· Осушительные;

· Противоэрозионные;

· Противопаводковые;

· Противооползневые;

· Противоселевые.

Агролесомелиорация — улучшает плодородие земель при помощи древесной растительности в сочетании с травяной (облесение и залужение склонов и оврагов, создание лесных защитных полос, закрепление движущихся песков, облесение водохранилищ и т. д.

Культуртехнические мелиорации — это система мероприятий, направленных на приведение земель в состояние пригодное для сельскохозяйственного использования.

Культуртехнические мелиорации подразделяются на виды:

· Выравнивание контуров сельскохозяйственных угодий;

· Расчистка площадей от древесно-кустарниковой растительности, а также пней, камней, кочек, дернины;

· Планировка поверхности почвы;

· Первичная обработка;

· Первичное окультуривание пахотного слоя;

· Сельскохозяйственное использование мелиорируемых земель.

Химические мелиорации — улучшают плодородие почвы путем внесения извести, гипса, фосфоритной муки и других химических элементов.

Главной целью сельскохозяйственных мелиораций является наиболее эффективное использование земельных ресурсов.

II. ИСПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА.

1. Изучение участка по плану, построение его продольного профиля по центру, разделение на элементы рельефа, вычисление уклонов Для более наглядного представления об участке на миллиметровой бумаге построен продольный профиль поверхности участка по центру в масштабах: вертикальный 1:100, горизонтальный 1:10 000 (см. рис. 2).

По расстояниям между горизонталями и визуальными изменениями уклона участок разделён на элементы рельефа: водораздел, склон и пойму. Расчитаны уклоны по формуле:

i = (Н_А — Н_В) / L_АВ,.

где i — уклон участка;

Н_А, Н_В — отметки верхней и нижней горизонталей;

L_АВ — расстояние между верхней и нижней отметками, м.

Водораздел: i = (94,5 — 92,5) / 850 = 0,0024.

Склон: i = (92,5 — 90,0) /500 = 0,0052.

Пойма: i = (90,0 — 88,0) / 1120 = 0,0018.

Условные обозначения к плану комплексной мелиорации участка.

2. Оценка обеспеченности каждого элемента рельефа факторами жизни растений, определение видов потребных мелиораций и очерёдности их выполнения Фактические и оптимальные значения агрофизических и агрохимических показателей почвы занесены в таблицу 1. Определено процентное отношение фактических значений к оптимальным:

(фактическое значение 100%) / оптимальное значение По отклонениям от оптимальных значений установлена общая потребность в регулировании факторов жизни растений, а по наибольшим из них установлена очерёдность их регулирования. В зависимости от избытка или недостатка фактора подобраны соответствующие виды мелиораций для их регулирования, а в зависимости от условий их выполнения, чтобы не нарушить технологический процесс сельскохозяйственного производства, установлена очерёдность выполнения мелиораций.

Таким образом, на водоразделе проводим:

1. Культуртехнические мелиорации;

2. Известкование почв;

3. Внесение органических удобрений;

4. Внесение минеральных удобрений;

5. Глубокое рыхление.

На склоне:

1. Культуртехнические мелиорации;

2. Известкование почв;

3. Внесение органических удобрений;

4. Внесение минеральных удобрений;

5. Глубокое рыхление;

На пойме:

1. Осушение;

2. Культуртехнические мелиорации;

3. Известкование почв;

4. Внесение органических удобрений;

5. Внесение минеральных удобрений;

6. Орошение.

Таблица 1. Обеспеченность факторами жизни растений, потребность в мелиорациях и очередность их выполнения.

3. Проектирование противоэрозионных мероприятий.

3.1 Причины эрозии почв, мероприятия по предотвращению и устранению эрозии Эрозия почв — процесс разрушения верхних наиболее плодородных её слоев и подстилающих пород талыми и дождевыми водами (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия).

Эрозия распространена повсеместно, и в настоящее время на земном шаре безвозмездно потеряно более 50 млн. га плодородных земель. И с каждым годом эта цифра увеличивается.

Причины возникновения эрозии почв:

1. Неправильное использование змли человеком: вырубка лесов на склонах; ведение пропашных севооборотов на склонах, перевыпас скота.

2. Климатические условия: количество и режим выпадаемых осадков, интенсивность снеготаяния, мерзлота почвы.

3. Рельеф: крутизна, длинна, форма, экспозиция.

4. Почвенные условия: несоответствие водовместимости количеству осадков, несоответствие количества и объемов воды водопроницаемости почвы, отсутствие растительного покрова.

В системе противоэрозионных мероприятий ведущая роль принадлежит организации территории. При внутрихозяйственном землеустройстве устанавливают границы хозяйства и производственных подразделений; уточняют специализацию хозяйства, соотношение угодий, их трансформацию; выделяют участки под залужение, залесение; разрабатывают рациональную структуру посевных площадей; устанавливают типы и число севооборотов, состав и чередование культур. При введении и освоении севооборотов исходят из следующих условий: структура посевных площадей должна обеспечивать наиболее высокий выход зерна и продукции растениеводства с единицы площади, набор и чередование культур.

Противоэрозионные мероприятия, особенно защитные насаждения, в каждом хозяйстве проектируют во время внутрихозяйственного землеустройства в увязке с общей организацией территории, в единой системе мероприятий, направленных на повышение урожаев сельскохозяйственных культур.

Агротехнические мероприятия. Большинство агротехнических приемов является составной неотъемлемой частью технологии обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур.

Агротехнические противоэрозионные мероприятия осуществляют с целью: предупреждения или резкого сокращения возможности проявления эрозионных процессов; повышения сопротивляемости почв смыву, размыву и выдуванию; увеличения водопоглощающих свойств почвы и уменьшения скорости ветра в приземном слое; накопления и сбережения влаги в районах недостаточного увлажнения; восстановления и повышения плодородия почв. Это достигается: применением способов обработки почвы, улучшающих водопоглотительную способность и устойчивость почв к смыву, размыву и выдуванию ветром, созданием на значительной части пашни сплошного растительного покрова с почвозащитным чередованием сельскохозяйственных культур; проведением мероприятий по задержанию и регулированию поверхностного стока; применением органических и минеральных удобрений.

Наиболее эффективным и простым агротехническим приемом защиты почв от водной эрозии является глубокая зяблевая вспашка поперек склона на глубину 25−35 см. Глубина вспашки зависит от мощности гумусового слоя и экспозиции склона. При этом приеме запас воды в метровом слое почвы увеличивается на 20−25 мм, в 2−3 раза сокращается смыв почвы и на 2−2,5 ц/га повышается урожай зерновых культур. При этом приеме все последующие обработки (боронование, культивация, посев) проводят поперек склона.

На пологих односкатных склонах крутизной до 4° применяют поперечное обвалование зяби и паров плугом с удлиненным отвалом, который одновременно со вспашкой создает валики высотой 0,20…0,25 м, чередующиеся с бороздами (через 1,4…1,7 м).

Наряду с обвалованием применяют прерывистое бороздование навесным чертырехкорпусным плугом (или пятикорпусным прицепным плугом со снятым пятым корпусом), оборудованным специальной крыльчаткой, которая образует перемычки. Иногда борозды нарезают окучниками.

На сложных склонах крутизной до 6° более эффективным способом является поделка микролиманов плугом «Пахарь» со специальным приспособлением УМЛ-1−90. Можно применять лункообразователь ЛОД-10 или специальные приспособления к лущильникам ЛД-10 и ЛД-5.

При такой обработке почвы на поверхности пашни образуются понижения глубиной до 0,10−0,15 м, длиной 1,10−1,20 м и шириной 0,3−0,9 м, которые задерживают на каждом гектаре от 250 до 350 м³ воды.

Вспашку почвы с почвоуглублением, обвалование, поделку микролиманов применяют на позднеосенней зяби.

При обработке ранней зяби и ранних паров, обрабатываемых в течение лета, наиболее эффективно лункование, которое выполняют теми же орудиями, что и поделка микролиманов. При обработке почвы лункообразователем на поверхности пашни получаются лунки глубиной 18−20 см, шириной до 30 см и длиной до 120 см, которые весной задерживают на каждом гектаре 250- 300 м³ воды. Этот прием обработки повышает урожай сельскохозяйственных культур на 2−3 ц/га.

Эффективными агротехническими приемами являются кротование и щелевание почвы. Кротование проводят навесным кротователем КНА-100, который создает на глубине 40−50 см от поверхности цилиндрические пустоты диаметром 5−6 см на расстоянии 1−1,5 м одна от другой. Кротование способствует задержанию до 150 м³ воды на каждом гектаре и увеличивает урожай зерновых культур на 2−3 ц/га.

Щелевание почвы применяют для предотвращения образования на поверхности пашни водонепроницаемой корки. Оно заключается в поделке специальными орудиями узких (3−5 см), но глубоких (до 60 см) щелей с расстояниями между ними 1−1,5 м. Щелевание почвы способствует уменьшению поверхностного стока и повышению урожая сельскохозяйственных культур.

На крутых склонах и в районах распространения ветровой эрозии применяют полосное земледелие и буферные полосы. Сущность полосного земледелия состоит в том, что посевы сельскохозяйственных культур по-разному защищают почву от эрозии. Наибольшее защитное действие проявляется на посевах многолетних трав и озимых зерновых, меньшее — при возделывании пропашных культур.

При полосном земледелии сельскохозяйственные культуры размещают полосами поперек склона, хорошо защищающими почву от смыва и выдувания с менее устойчивых к эрозии почв. Ширину полос устанавливают в зависимости от агроклиматических условий и делают кратной четному числу проходов посевных сельскохозяйственных машин (на склонах до 8° - 20−40 м, на равнине — 50−150 м).

На длинных и крутых склонах, занятых под сады и пропашные культуры, применяют буферные полосы в виде узких лент из многолетних трав или кустарника, расположенных поперек склона. Ширина полос берется 4 — 6 м с расстоянием между ними 30−40 м на склонах 6−8° и 8−10 м с расстоянием между полосами 20−30 м на склонах крутизной 10−12°.

Большое значение для уменьшения интенсивности эрозионных процессов имеет регулирование местного стока (снегозадержание, регулирование таяния снега и др.) и применение системы удобрений, улучшающих структуру и физические свойства почвы.

Используют также способы минимальной обработки почвы, при которых значительно сокращается число механических обработок.

Хорошо себя зарекомендовала система мелиоративного земледелия с контурно-полосной противоэрозионной организацией территории. При такой организации территории площадь водосбора делится на ряд полос по горизонталям, начиная от водораздела до гидрографической зоны.

Регулирование поверхностного стока осуществляется валами, совмещенными с водопоглощающими канавами глубиной 60−70 см, заполненными органическими материалами (виноградная лоза, солома). Валы и канавы располагают строго по горизонталям. Ширину полос принимают в зависимости от агроклиматических условий и рельефа. По контуру каждой полосы сажают лесные или плодовые деревья строго по горизонталям.

Органические материалы, заполняющие канавы, в сочетании с лесными полосами способствуют водопоглощению и восполняют отсутствие лесной подстилки и степного войлока, что предупреждает промерзание почвы даже при сильных и длительных морозах.

Лесомелиоративные мероприятия. Лесные полосы размещают в соответствии с существующими инструкциями по полезащитному лесонасаждению. В зависимости от защитной роли и места размещения на склонах противоэрозионные лесные насаждения делятся на:

· приводораздельные, размещаемые на водоразделах. Они способствуют накоплению снега на водоразделах и защите прилегающих склонов от ветров;

· водорегулирующие, размещаемые на перегибах склона от водораздела до бровки гидрографической сети. Они способствуют задержанию поверхностного стока и уменьшению его разрушительной силы;

· прибалочные и приовражные, размещаемые по границам полей севооборотов на 3−5 м выше бровок балок и оврагов. Они предотвращают рост оврагов и укрепляют их берега, регулируют поверхностный сток на вышележащем склоне и уменьшают эрозию почв;

· насаждения на берегах балок речных долин и откосах оврагов, способствующие их закреплению и предотвращению размывов. Они также задерживают склоновый сток на вышерасположенном склоне;

· донные лесные насаждения, размещаемые в днищах балок и оврагов и предотвращающие их размыв.

Расстояния между лесными полосами на склонах устанавливают с учетом формы, крутизны, экспозиции и протяженности склонов и водопроницаемости почв. Ширина лесных полос принимается минимально необходимой для более полного задержания поверхностного стока. Для водорегулирующих лесных полос она равна 12−20 м, для прибалочных — 20−30 м.

В равнинной местности для защиты почв от ветровой эрозии закладывают продольные полезащитные лесные полосы, располагаемые поперек направления господствующих ветров (основные), и поперечные (вспомогательные).

Лесные полосы совмещают с границами полей севооборотов.

3.2 Расчет влагои воздухоёмкости почв, возможности предотвращения поверхностного стока и эффективности использования осенне-зимних осадков при естественном сложении почвы и после глубокого рыхления Глубокое рыхление проводится только на двух элементах рельефа — водоразделе и склоне. После глубокого рыхления на водоразделе улучшаются факторы жизни растений, так увеличивается пористость почвы, объем водовместимости и воздухоемкость, снижается возможный объем стока. Но данное мелиоративное мероприятие не приводит к повышению урожайности, т.к. её лимитирует объем продуктивной влаги. После глубокого рыхления на склоне улучшаются факторы жизни растений, так увеличивается пористость почвы, объем водовместимости и воздухомкость, снижается возможный объем стока за счет чего, увеличивается урожайность на склоне почти в 2 раза.

Рассчитаны показатели водно-воздушного режима почвы и максимальное использование осенне-зимних осадков для формирования урожая сельскохозяйственных культур при минимальных затратах при естественном сложении почвы, а также после проведения глубокого рыхления почвы по приведённым ниже формулам. Рассчитанные показатели занесены в таблицу 2.

Таблица 2. Расчет влагои воздухоёмкости почвы, возможности предотвращения поверхностного стока и эффективности использования осенне-зимних осадков при естественном сложении почвы и после глубокого рыхления.

3.3 Проектирование лиманов и водозадерживающих валов Проектирование лиманов предусматривается в том случае, когда глубокое рыхление не обеспечивает предотвращение поверхностного стока осенне-зимних осадков, выпадающих непосредственно на участок или поступающих с прилегающих территорий, когда уклон участка менее 0,005.

Лиманы должны способствовать дополнительному увлажнению участка, продлению срока поступления воды в почву и сбросу избыточных вод после пика снеготаяния, предотвращению эрозии почвы.

При проектировании лиманов на водоразделе выполнены следующие расчеты.

Расстояние между валами лиманов расчитано по формуле:

b = (H — h) / i,.

где H — наибольший слой воды в лимане, ?0,8 м;

h — наименьший слой воды в лимане, ?0,2 м;

i — уклон участка.

b = (0,8 — 0,2) / 0,0024 = 250 м.

4. Проектирование осушительно-оросительной системы в пойме Водный режим почвы, в том числе и уровни грунтовых вод, на осушенных землях в летний период зависит от метеорологических условий, и главным образом от соотношения осадков, температуры и влажности воздуха. В засушливые периоды грунтовые воды на осушенных землях быстро понижаются, иногда достигая 1−1,5 м от поверхности земли и более. Поэтому осушительные системы должны быть двустороннего действия: отводить воду во влажные периоды и поддерживать уровень грунтовых вод на нужной глубине в засушливые периоды вегетации, то есть поддерживать оптимальный водный режим корнеобитаемого слоя почвы.

4.1 Выяснение причин избыточного увлажнения, выбор методов и способов осушения Избыточное увлажнение может быть вызвано следующими причинами:

Климат — преобладание осадков над испарением.

Рельеф местности — вода скапливается в замкнутых понижениях рельефа.

Почва — слабая водопроницаемость почв, наличие водоупора.

Растительность — лес, мох, травы, которые способствуют задержанию влаги.

Различают следующие основные типы питания переувлажнённых земель.

1. Атмосферное водное питание наблюдается на водораздельных пространствах. Вода поступает с осадками.

2. Грунтовое водное питание встречается в поймах рек, в нижней части склона. Водное питание поступает от постоянного притока грунтовых вод.

3. Напорно-грунтовое питание приурочено к нижней трети склона, к поймам рек. Такое водное питание мжет проявляться в виде сосредоточенного выхода грунтовых вод или в виде их скрытой напорности.

4. Намывное питание встречается исключительно в поймах рек или озёр в период затопления весенними паводковыми водами при разливе рек (аллювиальное) или притоке воды с вышележащих водосборов (делювиальное).

При выборе методов и способов осушения заболоченных земель учитывают причины заболачивания и тип водного питания избыточно увлажнённых земель, а также характер хозяйственного использования осушенных земель.

В мелиоративной практике применяют следующие методы осушения:

ускорение стока воды с поверхности почвы путём устройства открытых каналов и борозд;

понижение уровня грунтовых вод при помощи открытых каналов или дрен;

ограждение осушаемого массива от подтопления или затопления паводковыми водами реки или потоками воды с прилегающих склонов местности.

В зависимости от методов осушения и планируемого сельскохозяйственного использования осушаемой площади (луга, пастбища, полевой, овощной или кормовой севообороты) выбирают наиболее эффективный способ осушения. К основным способам осушения относятся:

открытые каналы, отводящие поверхностные и грунтовые воды;

горизонтальный и вертикальный дренаж, отводящий почвенно-грунтовые и частично поверхностные воды;

вертикальные водопоглощающие колодцы, понижающие уровень грунтовых вод и отводящие воду в нижележащий песчаный слой;

ловчие каналы или головной дренаж территории, подтопляемой потоком грунтовых вод с вышерасположенной территории;

нагорные каналы, отводящие поверхностные воды, которые стекают с прилегающих склонов;

обвалование земель в целях защиты их от затопления водами рек в период разлива.

Осушительная система — это комплекс сооружений и устройств, создающих необходимые условия для улучшения водно-воздушоного режима переувлажненных земель.

Осушительная система включает в себя следующие элементы:

Осушаемый участок.

Водоприёмник — река или озеро.

Проводящая сеть — магистральный канал.

Ограждающая сеть — напорные каналы, ловчие каналы и дрены, дамбы.

Регулирующая сеть — открытые каналы или осушители, дрены.

Дополнительные сооружения — дороги, мосты, трубы-переезды, шлюзы-регуляторы.

Осушительная система должна обеспечивать полный и свободный отвод воды с осушаемой территории и прилегающего водосбора.

4.2 Подбор расстояний между осушителями-оросителями с учетом двойного регулирования водного режима, определение потребности в кротовом дренаже Расстояние между осушителями-оросителями устанавливаются в зависимости от рекомендуемых расстояний для различных почв (для легкого суглинка оно составляет 140−200 м) и от ширины захвата дождевальных машин (120 м). Решающее значение в выборе расстояний между осушителями-оросителями имеет ширина захвата дождевальных машин. Следовательно, на данном участке расстояние будет составлять 120 м.

Участок разделён на 10 полей, вычислены их площади, составлена схема севооборота:

Однолетние травы с подсевом многолетних трав (14га) Многолетние травы 1 г. п. на сенаж (19 га) Многолетние травы 2 г. п. на сено (19 га) Многолетние травы 3 г. п. на выпас (19 га) Многолетние травы 4 г. п. на выпас (19 га) Картофель (14га) Морковь (19 га) Однолетние травы (19 га) Капуста (19 га) Кормовая свекла (19 га).

4.3 Проектирование на плане оросительной системы. Расчет расстояний между подпорными щитками При проектировании оросительной системы предусмотрено расположение:

насосной станции около реки против самого высокого места участка;

напорных трубопроводов по самым высоким местам участка;

гидрантов-водовыпусков против каждого осушителя-оросителя;

двух дождевальных машин:

для одной половины участка — ДДА-100МА, для другой — ДДН-100.

подпорных щитков для обеспечения работы ДДА-100МА.

Рассчитано расстояние между подпорными щитками по формуле:

I = (H — h) / i, м где I — расстояние, м;

H — наибольший слой воды в канале, м (=1 м);

h — наименьший слой воды в канале, м (=0,5 м);

i — уклон канала.

I = (1 — 0,5) / 0,0004 = 1250 м Вся оросительная система должна быть напорно-самотечная, т. е. на участок вода должна подаваться под напором по напорным трубопроводам, а по участку — самотёком по открытым каналам (осушителям-оросителям).

5. Проектирование культуртехнических мероприятий После проведения осушения нужно провести мероприятия по общему окультуриванию участка.

На склоне необходимо провести вычёсывание камней рыхлителем-камневычёсывателем РВК-0,2 в агрегате с трактором Т-130МБГ, затем — уборку камней с поля камнеуборочными машинами КУМ-1,2 и УКП-0,6 в агрегате с тракторами ДТ-75М и МТЗ-80.

Пни на водоразделе следует выкорчевать, просушить, перетряхнуть, освободить от земли, вывезти с участка, измельчить в технологическую щепу, использовать для изготовления древесно-стружечных плит (ДСП). Подбор и измельчение древесины можно выполнять машиной МТП-82 в агрегате с тракторами Т-250, К-701.

Уборку кустарника в пойме следует выполнять кусторезами КФ-2,8 в агрегате с болотоходным трактором Т-130МБГ. Мелкий кустарник измельчать фрезерными машинами МТП-44А и ФКН-1,7 в агрегате с Т-130МБГ.

Уничтожение кочек в пойме можно выполнять кочкорезами КПД-2 с фрезерными рабочими органами в агрегате с трактором Ют (Т-130МБГ) На пойме для выравнивания поверхности необходимо провести планировку при влажности почвы 80%, чтобы почва хорошо крошилась. Для этого нужно снять плодородный слой и сбуртовать его за пределами планируемого участка; разрыхлить слой, подлежащий планировке; выполнить планировку; разровнять по поверхности спланированного участка плодородный слой.

Первичную обработку на мелиорированных землях необходимо выполнять кустарниковыми плугами (ПКБ-1−75, ПБН-75, ПБН-100) в агрегате с Т-130МБГ. После этого необходимо провести боронование тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3,0, БДТ-7,0. Первичную обработку минеральных почв с включениями камней можно выполнять бороной дисковой мелиоративной БДМ-4 на глубину до 30 см в агрегате с тракторами К-701 и Т-130 МБГ. Для глубокого рыхления тяжелых почв желательно применять рыхлители с активными рабочими органами ВР-80 и РВШ-0.8, которые агрегатируются с тракторами класса 10 т (Т-170 и Т-130.1.Г). Глубокое рыхление нужно выполнять при влажности почвы 70−80% НВ, когда почва хорошо на глубину 60−100 см сплошь или выборочно. Оно эффективно на тяжелых почвах. Этот прием коренным образом улучшает водно-физические свойства почвы, способствуя аккумуляции поверхностных вод и их отводу через регулирующую закрытую сеть. Для глубокого рыхления используют рыхлитель-кротователь РК-1.2М и рыхлители для сплошного рыхления Р-0.6 -2.5 и РН-805.

Для восстановления плодородия почвы, нарушенного при планировке необходимо на каждый сантиметр неплодородного слоя вносить по 10 т/га органических удобрений. Необходимо вносить органические удобрения для поддержания бездефицитного баланса гумуса.

Необходимо внести минеральные удобрения для повышения содержания в почве элементов питания.

Для нейтрализации кислотности необходимо провести известкование. Дозы извести расчитаны по формулам:

Д_расч = 5 · Г · Н · А, Д_факт = (Д_расч· 10⁶) / (К· (100-Б)·(100-В),.

где Д_расч — расчетная доза действующего вещества (CaCO₃), т/га;

Д_факт — фактическая дозаизвесткового материала, т/га;

Г — гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;

Н — глубина известкуемого слоя, м (=0,5 м);

А — объёмная масса этого слоя, г/см³;

К — содержание CaCO₃ в известковом материале;

Бсодержание в известквом материале частиц диаметром >1 мм, %.

В — содержание влаги в известковом материале, %.

Водораздел Д_расч = 5 · 4,0 · 0,5 · 1,3 = 13 т/га Д_факт = (13· 10⁶) / (80· (100−10)·(100−10) = 20 т/га Склон Д_расч = 5 · 4,6 · 0,5 · 1,3 = 15 т/га Д_факт = (15 · 10⁶) / (80· (100−10)·(100−10) = 23 т/га Пойма Д_расч = 5 · 2,0 · 0,5 · 0,4 = 2 т/га Д_факт = (2 · 10⁶) / (80· (100−10)·(100−10) = 3 т/га Для завершения мелиоративных работ на участке необходимо произвести залужение — посев предварительных культур и получение плановой урожайности не менее 8−10 тысяч кормовых единиц с гектара.

6. Программирование урожаев по водному и питательному режимам.

6.1 Расчёт возможной урожайности культур при естественном увлажнении и дополнительной потребности в воде для получения плановой урожайности Расчет возможной урожайности культур при естественном увлажнении и дополнительной потребности в воде для получения плановой урожайности приведён в таблицах 3 и 4.

Таблица 3. Расчет возможных уровней естественного увлажнения на водоразделе и склоне в слое 0−20 и 0−100 см и урожайности сельскохозяйственных культур

Данный участок на водоразделе не имеет естественного увлажнения из грунтовых вод. Таким образом, урожайность сельскохозяйственных культур будет зависеть от влаги поступающей на поверхность почвы. Наибольший коэффициент водопотребления у гороха.

Для склона характерно естественное увлажнение из грунтовых вод. Наибольший коэффициент водопотребления у озимой ржи и пшеницы с подсевом люцерны.

Таблица 4. Расчет возможной урожайности культур при естественном увлажнении и потребности в поливной воде для получения плановой урожайности в пойме.

Большинство культур севооборота нуждаются в орошении. Орошение не требуется только на однолетних травах с подсевом многолетних трав, так как мало их суммарное водопотребление. На данном участке культуры обеспечиваются влагой из атмосферных осадков и грунтовых вод. Здесь требуется создать оросительную систему.

6.2 Расчёт дополнительной потребности питательных веществ для получения возможной урожайности при естественном увлажнении и плановой — при орошении Для получения возможной урожайности при естественном увлажнении и планируемой при орошении необходимо вносить удобрения, так как естественное плодородие не может полностью удовлетворить потребности растения в питательных веществах.

Расчет необходимого количества питательных веществ приведён в таблицах 5 и 6.

Полученные результаты показывают, что для получения возможной урожайности при естественном увлажнении в пойме требуется на севооборот — N 330 кг д.в.; P₂O₅ 235 кг д.в.; K₂O 444 кг д.в.

Для получения плановой урожайности при орошении в пойме требуется.

N 564 кг д.в.; P₂O₅ 490 кг д.в.; K₂O 771 кг д.в.

Таблица 5 Расчет возможной урожайности культур при естественном плодородии и дополнительной потребности питательных веществ для получения возможной урожайности при естественном увлажнении в пойме.

Таблица 6. Расчет возможной урожайности культур при естественном плодородии и дополнительной потребности питательных веществ для получения плановой урожайности при орошении в пойме.

7. Использование оросительной системы.

7.1 Расчёт продолжительности полива и потребного количества дождевальных машин Расчеты для машин, работающих позиционно (ДДН-100).

Время полива на одной позиции.

t_поз = (К · m · S_поз · 1000) / (60 · q), минут где К — коэффициент, компенсирующий потери при поливе;

m — поливная норма, м³/га;

S_поз — площадь полива на одной позиции, га.

q — расход воды дождевальной машиной, л/с.

t_поз = (1,2 · 332· 1,7 · 1000) / (60 · 100) = 113 минут Время полива всего участка.

t_уч = (К · m · S_уч) / (3,6 · q), часов где S_уч — площадь участка, га.

t_уч = (1,2 · 332 · 90) / (3,6 · 100) = 100 часов Среднесуточный расход воды.

m_ср.сут. = Е_пл. ср. / Д_вег.ср., м³/га· сут.

где Е_пл. ср. — плановое суммарное водопотребление, среднее по орошаемым культурам, м³/га;

Д_вег.ср — средняя продолжительность вегетационного периода культур, сут.

m_ср.сут. = 5420 / 112 = 48,4 м³/га· сут.

Продолжительность межполивного периода Д_МПП = m / m_ср.сут., суток Д_МПП = 332 / 48,4= 7 суток Потребное количество дождевальных машин.

n = t_уч / (t_см · Д_МПП) = 100 / (10 · 7) = 1 штук Фактическая продолжительность рабочей смены.

t_{см.факт} = t_уч / (n · Д_МПП) = 100 / (1 · 7) = 14 часа Требуется один дождеватель ДДН-100, который будет работать по 113 минут на каждой позиции и по 14 часов в смену.

Расчёты для машин, работающих в движении (ДДА-100МА) Потребное количество проходов по одному месту, чтобы выдать поливную норму П = (К · m · в · V) / (36 · q), раз где в — ширина захвата дождевальной машины, м;

V — скорость движения машин, км/час.

П = (1,2 · 332 · 120 · 0,5) / (36 · 130) = 5 раз Отрегулированная скорость движения агрегата.

V = (36 · q · П) / (К · m · в) = (36 · 130 · 5) / (1,2 · 332 · 120) = 0,49 км/ч.

Среднесуточный расход воды.