Проектирование орошаемого севооборота в ООО «Южный» на местном стоке Нурлатского муниципального района Республики Татарстан

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский государственный аграрный университет»

Кафедра землеустройства и кадастров Курсовой проект по дисциплине «Инженерное обустройство территории»

на тему: «Проектирование орошаемого севооборота в ООО „Южный“ на местном стоке Нурлатского муниципального района Республики Татарстан»

Выполнила студентка 3 курса 105 гр Ахметова Алсу Якубовна Казань, 2013

Введение

Мелиорация является важным фактором научно-технического развития в сельском хозяйстве. Современная мелиорация это система хозяйственных и технических мероприятий предусматривающих коренное улучшение с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов.

Наибольшее значение мелиорация имеет для сельского хозяйства, придает большую устойчивость этой отрасли народного хозяйства и обеспечивает более стабильные валовые сборы сельскохозяйственных культур, позволяет эффективнее использовать земельный фонд.

Для Республики Татарстан наиболее актуальны гидротехнические мелиорации, проводимые с целью создания объектов орошения, так как ирригация в наших условиях создает благоприятный, воздушный, водный, тепловой и питательный режим для сельскохозяйственных культур, что способствует повышению плодородия почв, открывающий широкие возможности для повышения урожайности, создания прочной кормовой базы животноводства.

Методологической основой исследования в курсовой работе явились научные труды выдающихся крупных ученых, таких как: Костяков Алексей Николаевич — основоположник советской мелиоративной науки, который положил начало научным мелиоративным исследованиям в нашей стране, обобщил мировой практический опыт мелиорации разработал теоретические основы осушения и орошения земель. Также большой вклад в развитие мелиорации внес Шумаков Борис Аполлонович: под его руководством в нашей стране организованы первые научные учреждения в области мелиорации.

Объектом исследования в курсовой работе являются элементы окружающей природной среды, связанные сельским хозяйством. К ним относятся: почва, плодородие почвы, вода, водные объекты, воздух и воздушная среда, микроклимат.

Предметом исследования является система мелиоративных воздействий человека, направленная на улучшение и сохранение потребительских свойств окружающей природной среды.

Целью курсовой работы является проектирование орошаемого севооборота на местном стоке, выявление актуальных проблем, возникающих в ходе проведения мелиоративных работ.

Задачами курсовой работы является:

· проектирование оросительной системы;

· разработка источника орошения (пруд);

· создание схемы севооборота;

· исследование режима орошения и техники полива;

· создание системы защитных лесонасаждений.

Проектирование орошаемого севооборота на местном стоке поможет рассмотреть особенности ведения сельского хозяйства при применении оросительных систем, выявить пути повышения урожая, рассчитать примерные затраты хозяйства.

При написании курсовой работы применялись следующие методы:

* исследование и анализ литературы;

* изучение и обобщение отечественной практики;

* сравнение;

* проектирование;

* классификация и др.

Большая роль в решении продовольственного вопроса отводится мелиорации земель, оптимизации использования капитальных вложений и водных ресурсов, созданию высокопроизводительных мелиоративных систем. В будущем предусматривается внедрение высокопроизводительной дождевальной техники. Признано, что необходимым резко повысить отдачу от вкладываемых средств в мелиорацию.

I. Почвенно-климатические условия района и обоснование необходимости орошения Нурлатский район расположен на юге Республики Татарстан на территории Западного Закмья и Самарского Заволжья, охватывает бассейн среднего течения р. Большой Черемшан, р. Кондурча и нижнее течение р. Сульча и граничит на юге с Самарской и Ульяновской областями, на севере — Аксубаевским, Черемшанским и Алексеевским районами.

Район представляет собой зону черноземов и лежит в южной части лесостепной зоны. Территория района составляет 2308,95 кв. площадь сельскохозяйственных угодий 112 тыс. га, в том числе пашни 88,4 тыс. га Основные климатические факторы, определяющие развитие сельскохозяйственного производства хозяйства, характеризуются продолжительной холодной зимой, жарким летом, неустойчивым и недостаточным увлажнением. Среднегодовое количество осадков — 450 мм. Распределение осадков по временам года неравномерное. Основное количество осадков приходится на летние и осенние месяцы. Летние осадки часто носят ливневой характер. Снежный покров достигает максимума в марте месяце.

Глубокое зимнее промерзание почвы, быстрый переход от отрицательных температур к положительным и бурное снеготаяние, а также ливневой характер летних осадков способствует развитию водной эрозии при низкой культуре земледелия.

Продолжительность периода с температурой выше 0° равна 200 дням, выше 5° - 169 дням и выше 10° - 137 дням. Сумма температур за период выше 10° равна 2249°, гидротермический коэффициент 0,9. Снег держится в среднем 140 дней, полное оттаивание почвы наступает в среднем 4 мая, физической спелости — 25 апреля.

Сумма осадков за год составляет 408 мм, в т. ч. за вегетационный период — 212 мм. Из неблагоприятных климатических условий наблюдаются частые засухи и суховеи. Продолжительность суховеев средней интенсивности равна в среднем 9,9 дням.

По характеру рельефа территория хозяйства представляет собой широковолнистую равнину.

Территория хозяйства по принятому в республике Татарстан природному районированию относится к левобережному Прибельскому агропочвенному району переходной подзоны лесостепной зоны. Рельеф определяет динамику водных потоков, которая зависит от глубины базиса эрозии, степени расчлененности рельефа и величины уклонов. Почвы. Почвенный покров представлен в основном почвами черноземного, и лесного типа почв. По своим генетическим особенностям они подразделяются на среднемощные типичные и оподзоленные черноземы, а также темно-серые и серые лесные почвы. Мощность гумусового горизонта составляет: чернозем типичный — 0,27−0,40 м, чернозем оподзоленный -0,23−0,41 м, темно-серые лесные-0,20−0,30 м, серые лесные -0,18−0,24 м.

Естественная травянистая растительность сохранилась в местах непригодных для механизированной обработки и в поймах рек.

Наиболее распространенными являются разнотравно — мятликовый тип травостоя и его модификации. Ботанический состав зависит от местоположения кормовых угодий, условий увлажнения и характера использования.

На пастбищах преобладает типчак, мятликовый узколистый, пырей ползучий, тимофеевка степная

II. Проектирование источника орошения

2.1 Выбор места для строительства пруда Пруд — это водоем небольшого размера, вместимость которого составляет до 1 млн. м³.

При выборе места под пруд необходимо иметь следующие топографические и гидрологические материалы:

ь план балки или реки в горизонталях;

ь многолетние данные по поверхностному стоку;

ь план водосборной площади в горизонталях (с сечением через 2 м.);

ь данные о потребном количестве воды для орошения сельскохозяйственных культур, водоснабжения и других нужд хозяйства;

ь сведения о гидрогеологическом строении дна балки.

Выбору места для строительства пруда предъявляют следующие требования:

1. Будущий пруд должен располагаться выше населенного пункта и основных потребителей воды.

2. Расстояние между животноводческим комплексом и прудом должно быть не менее 200 м.

3. Категорически запрещается строительство пруда в бывших скотомогильниках, кладбищах и др.

4. Продольный уклон балки должен быть минимальным.

5. Тело плотины должно располагаться за крутым поворотом оврага.

6. Водосборная площадь должна обеспечивать достаточный сбор воды для снабжения населенных пунктов, животноводческих комплексов, орошаемые участки водой.

7. Для уменьшения потерь на фильтрацию воды ложе пруда должно состоять из маловодопроницаемых грунтов (глины, суглинки).

Для защиты пруда от чрезмерного испарения и заиления по берегам балки оставляют нераспаханную залуженную полосу шириной 20 -30 м. Ее засаживают деревьями и кустарниками.

Во избежание засорения воды падающими листьями и ветками расстояние от посадок до уреза воды принимают не менее 10 м.

С целью защиты от водной эрозии и более полного перехвата талых и ливневых вод по верхней границе лесной полосы устанавливают нагорный канал. Он отводит воду в естественные ложбины или специальные сооружения — ливнепуски. Верховья балок тоже обсаживают деревьями.

После того, как место под пруд выбрано, проводят изыскания. В результате исследований устанавливают, что почвогрунты позволяют в данном месте создать пруд, и проводят теодолитную съемку и нивелировку балки.

2.2 Определение площади водосбора Объем накопленной в пруду воды зависит от площади водосбора, поверхностный сток с которой поступает в проектируемый водоем.

Площадь водосбора ограничивается водораздельной линией, от оси плотины, намеченной на плане под прямым углом к горизонталям. Эта линия представляет собой водораздел, внутри которой заключается водосборная площадь. Водосборную площадь определяют дигитайзером, планиметром или палеткой. В данной курсовой работе для ее определения используется палетка.

Палетка — это сетка квадратов, нанесенная на прозрачную бумагу. Палетка накладывается на определяемую площадь с нанесенной границей и подсчитывается количество целых квадратов, которые входят в определяемую площадь. Затем подсчитывают оставшиеся доли квадратов по следующему принципу: если клетка больше половины — считают за целую, если меньше — в расчет не берут.

Площадь определяемого контура равна числу полученных квадратов, умноженных на фактическую площадь одного квадрата при заданном масштабе плана местности.

Следовательно, при масштабе 1:25 000:

1 см² = 250м· 250м=62 500 м²=6,25 га- 1 клетка, А водосборная площадь при сосчитанных 229 клетках будет равна: S=229,64· 6,25=1435,25 га Приток воды, поступающей в пруд с водосборной площади при расчетной вероятности превышения слоя весеннего стока рассчитывается по формуле:

W= S · h_p,

где

Wобъем воды, м³; Sплощадь водосбора, га;h_p— слой стока, м³/га.

По данным Республики Татарстан, сток воды с 80% обеспеченностью составляет от 400 до 600 м³/га.

Следовательно, объем воды равен:

W=1435,25 га· 500 м³/га=717 625 м³.

2.3 Определение емкости чаши пруда Для определения емкости чаши пруда (вместимости расчетного притока воды — V) используется план в масштабе 1:5000 с сечением горизонталей 2 м.

Планиметром и палеткой определяют площадь между осью плотины и каждой горизонталью.

Полученные данные будут соответствовать площади водоема при разных степенях его наполнения (S тыс. м²). Зная S, вычисляется объем слоя V тыс. м³ между каждой парой соседних горизонталей по формулам:

Для нижнего (первого) слоя:

для остальных:

где

V — объем воды между соседними горизонталями, тыс. м³;

(S_n-1 + S_n) — площади, ограниченные соседними горизонталями, тыс м²;

h — высота сечений горизонталей, м;

Например, объем первого слоя

тыс. м³

Для второго слоя

тыс.м³ и так далее.

Для наглядного представления числовых данных результаты расчетов сводятся в таблицу № 1.

Емкость чаши рассчитывается путем суммирования по порядку всех частей объема (получаются возрастающие объемы пруда). Последняя сумма дает полный искомый объем чаши пруда (см. общий объем).

Следовательно, выбранная балка умещает 848,3 тыс. м³ воды и заполняется до 110 горизонтали.

Таблица № 1

Емкость чаши пруда при различных степенях его наполнения

2.4 Водохозяйственный расчет пруда и построение графика интегральных кривых Проектируемый пруд должен удовлетворять все расчетные потребности хозяйства в воде (орошение, водоснабжение, противопожарные цели и др.).

Полный объем пруда состоит из полезного и мертвого объема.

· Полезный объем пруда V_пол. — объем воды, который можно использовать для хозяйственных нужд. Он равен рабочему объему

V_пол. = V_раб. — V_и — V_ф.

Потери воды на испарение с водной поверхности (испаряемость) зависят от температуры воды и воздуха, влажности воздуха и скорости ветра и находится по следующей формуле:

Для предварительных водохозяйственных расчетов величина испарения за вегетацию в зависимости от зоны может быть принята в следующих пределах:

для Предкамской зоны — 0,3−0,4 м;

для Предволжской и Закамской зон — 0,5−0,6 м.

hслой испарения (зависит от зоны), м, А объем инфильтрации зависит от гранулометрического (механического) состава почвы и находится по формуле:

р — слой воды на впитывание, м Слой потерь на фильтрацию для глин и тяжелых суглинков можно принять 0,4 м, а для средних суглинков и супесей 0,5−1,0 м.

· Мертвый объем воды служит для:

ь зимовки рыбы;

ь пожаротушения;

ь предохранения плотины от вымерзания, трещин;

ь отложения наносов в течение 30−50 лет Уровень мертвого объема представляет неиспользуемый объем воды в пруду. Глубина мертвого объема воды принимается не менее 2−3 м по сравнению с отметкой дна пруда у плотины.

V_раб= 720−3=718; V_испар=(210+5)/2· 0,4=43

V_инф=(210+5)/2· 0,4=43; V_полез=713- 43−43=632

По данным таблицы 1 для гидрологической оценки затопления водохранилища вычерчивается график зависимости площади водного зеркала от объема воды.

На оси ординат в произвольном масштабе откладывают емкость чаши «V», несколько правее еще одну шкалу площади водного зеркала.

По оси абсцисс откладывается глубина чаши водоема. Получаем интегральные кривые объемов и площадей.

Взяв на шкале объемов точку, равную полному объему пруда- 716, далее проводят перпендикуляр до пересечения с кривой объемов, затем проводят вертикальную линию до пересечения с осью абсцисс, на которой и находят отметку горизонтали данного объема.

Затем из этой отметки до точки проводят вертикальную линию до пересечения ее с кривой площадей, из которой опускают перпендикуляр на шкалу площадей. Это будет площадь зеркала пруда. Такими несложными методами строим график интегральных кривых.

Все эти расчеты выполнялись для определения коэффициента полезного действия проектируемого пруда, чтобы выявить стоит ли проектировать пруд, вносить затраты для его строительства и будет ли пруд максимально возможно использован в хозяйстве.

Таблица № 2

Водохозяйственный расчет водохранилища

Для этого воспользуемся формулой:

КПД=V_полез /V_полн

КПД = 632 тыс. м³ /720 тыс. м³· 100%=87,7%

Значит, строительство пруда должно обеспечить желаемый результат и его строительство принесет прибыль хозяйству, а следовательно затраты на строительство пруда пойдут на пользу.

орошение пруд севооборот плотина

III. Проектирование земляной плотины

3.1 Расчет параметров плотины Для задержания вод местного стока чаще строят земляные (из местных грунтов практически всех видов) плотины. Они пригодны для любых геологических и климатических условий, просты по конструкции, надежны и долговечны. Все работы по возведению таких плотин можно полностью механизировать.

Земляные плотины обычно выполняют глухими, то есть вода через их гребень не переливается. По конструкции поперечного профиля земляные плотины могут быть однородными и неоднородными.

Верховые (мокрые) откосы устраивают пологие (т.е. коэффициент заложения больше), т.к. они испытывают давление воды и разрушающее воздействие волнобоя.

Во избежание оползания от подмыва верховой откос может крепиться каменной отмосткой, бетонными и железобетонными плитами и другими стройматериалами. Низовой откос чаще засеивается травами.

Для промывки наносов и опорожнения водохранилища по тальвегу на материковом грунте располагают трубчатый водовыпуск диаметром 0,3−0,1 м.

Размеры поперечного профиля плотины зависят от ее типа, высоты, характера грунтов основания, условий строительства и эксплуатации.

Гребеньсамая высокая часть плотины. Его ширину определяют с учетом типа плотины, проезда транспорта и эксплуатационных требований.

Высоту плотины выбирают с таким расчетом, чтобы через гребень не переливалась вода. Для того чтобы рассчитать высоту плотины, воспользуемся формулой:

Н_в = (Н_нв + Н_г +h_волны)· 1,1, где Н_нв — наибольшая высота плотины при полном ее заполнении. Она находится с помощью графика интегральных кривых. У меня эта отметка составляет 109,2.

Следовательно, Н_нв=109,2- 100=9,2

Н_г — гарантийная высота плотины, м. Она равна 0,5 м.

h_волны — высота волны, м.

h_волны=0,75+0,1· L, где

Lдлина пруда, км. L находится от самой узкой горловины до отметки 109,2 измеряем длину линейкой. Это и будет длина пруда. У меня она получилась 14,5. Вычисляем длину волны:

h_волны=0,75+0,1· (13,5·50/1000)=0,81.

Когда все значения найдены, находим Н_в=(9,2+0,5+0,81)· 1,1=11,561

Длина плотины. С двух сторон находим отметку 109,2. На самом узком месте измеряем длину и переводим в масштаб.

В моей работе она рана 300 м.

Для нахождения ширины плотины имеется формула:

В = b + m_н Нв + m_b Нв, где

m_н — коэффициент заложения сухого откоса;

m_{b -} коэффициент заложения мокрого откоса В= (11,561· 3)+5+(11,561·2)=62,8

3.2 Построение поперечного профиля плотины и определение объема тела плотины Размеры поперечного профиля плотины зависят от ее типа, высоты, характера грунтов основания, условий строительства и эксплуатации.

Для построения профиля местности по оси плотины пользуются ранее произведенными расчетами. По данным этих расчетов размеров плотины вычерчивается поперечный профиль.

Вначале переносится ось плотины с указанием расстояния между горизонталями местности с учетом масштаба плана пруда. Выписывается высота плотины. Далее по вертикали откладываются отметки точек местности. Соединив эти очки, получают продольный профиль плотины в виде ломаной линии.

План плотины вычерчивают точно под профилем оси плотины. Наносится на план ось плотины, по обе стороны от нее откладывается гребень плотины. В одну сторону откладываются значения мокрого откоса_, в другую — сухого. Соединив полученные нами точки, получим план плотины.

Для определения объема тела плотины понадобится план поперечного профиля плотины. Объем равен полусумме оснований, умноженной на его высоту. Площади оснований представляют собой трапецию с основаниями: в верху равную ширине гребня, внизу — ширине подошвы. Высота трапеции равна высоте плотины. К полученному объему тела плотины следует прибавить 10% на осадку плотины и 3% на неучтенные работы.

Находим объем плотины: W=(5+63)/2· 300=104 860 м³

А общий объем равен: 15 912+122400=118 491,8 м³— с учетом осадки плотины и возможных работ 13%.

IV. Расчет экономической себестоимости проекта Технологическая карта на строительство пруда и плотины составляется постатейно по укрупненным показателям, которые приводятся в таблице № 3.

Таблица № 3. Затраты на строительство пруда и плотины по укрупненным показателям

Дополнительные затраты:

1)37,4% - отчисления в фонд социальной защиты

2) 9% -на содержание управленческого аппарата

3) 50% - премиальные трактористам за классы

4) 10% - непредвиденные расходы

5) 10% - амортизационные отчисления ГСМ — по примерным расчетам-984 000 руб.

Итого: 158 2342(доп. затраты)+98 4000(ГСМ)+1 359 400=3925742 руб.

Расчет затрат на строительство пруда:

S=720 000· 30 000/1000=21 600 000 руб.

Государство из этой суммы оплачивает 70%. Следовательно затраты хозяйства на строительство пруда составляют: 6 480 000 руб.

V. Проектирование орошения дождеванием

5.1 Режим орошения сельскохозяйственных культур Режим орошения — правильное установление и распределение в вегетационный период количества оросительной воды (число, нормы, и сроки полива), обеспечивающего оптимальный для данной культуры водный режим корнеобитаемого слоя почвы при данных конкретных природных и агротехнических условиях. Иными словами, режим орошения — это порядок проведения поливов, который включает установление норм, сроков и число поливов. Он зависит от агротехнических, биологических, особенностей растений, их урожайности, способа и техники поливов, почвенно-технических условий.

Рассмотрим разведение в хозяйстве Арского района следующих культур:

— ранняя капуста

— картофель

— кукуруза

— многолетние травы Разработка режима орошения включает:

1. Определение суммарного водопотребления каждой поливной культуры (Е);

2. Расчет оросительных (М) и поливных (m) норм для орошаемых культур;

3. Число (n) и сроки (Т) поливов;

4. Составление графиков поливов.

Суммарное водопотребление определяется по зависимости:

Е=k_В · У, где

k_В — коэффициент водопотребления продуктивной части урожая, м²/т

У — проектируемый урожай, т/га.

Плановая урожайность и коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур при орошении Таблица № 4

Поливная норма и сроки их подачи назначают так, чтобы в течение всей вегетации запасы влаги в почве находились в оптимальном количестве. При организации орошения нельзя допускать, чтобы влажность почвы снижалась до таких значений, когда начинается угнетение растений (?₀), но и переувлажнять почву выше наименьшей влагоемкости нет смысла, так как излишняя влага просочится в глубокие слои почвы, недоступные для корневой системы растений.

Поливной нормой (m) называется количество воды в м³, которое должно подаваться на 1 га культуры за один полив.

Величина поливной нормы определяется путем решения формулы:

m=100h (?_max- ?_факт), где

h — глубина активного слоя почвы, в котором расположена основная масса (90%) корней растения;

— среднее значение объемной массы активного слоя, т/ м³;

?_max — наименьшая влагоемкость активного слоя почвы;

?_факт — предполивная влажность почвы;

?₀ — нижний предел влажности активного слоя почвы.

Анализируя формулу, можно придти к таким выводам, что величина поливной нормы зависит от:

1. Влагоемкости почвы, зависящей от механического состава и ее гумусированности;

2. Глубины проникновения основной массы корневой системы растений;

3. Величины предполивной влажности почв.

5.2 Определение поливных норм и сроков поливов, построение графиков режима орошения культур севооборота

Сроки поливов устанавливаются графоаналитически. Для построения графика режима орошения каждой культуры необходимо иметь подекадные данные о статьях прихода и расхода влаги из корнеобитаемого слоя почвы (осадки, водопотребление и т. д.) за вегетационный период.

Определим режим орошения (совокупность норм и сроков полива) для ранней капусты, выращиваемой в Предкамской зоне, известны:=40%; ?_max= 40%; ?_факт=27%

Кроме того известно, что высадка рассады в фунт проводится 3 мая, а окончательная уборка урожая ранней капусты — 6 августа. Это и есть — границы вегетационного периода.

Исходные данные для решения задачи берутся из метеорологических бюллетеней, наблюдений сельскохозяйственных опытных станций и сводятся в таблицы № 5,6,7,8 соответственно по культурам.

Строки 6 и 7 показывают, какое максимальное количество воды может прочно удерживать в себе активный слой почвы, и при каких минимальных количествах растения начинают испытывать недостаток влаги, то есть нуждаться в поливе.

Строки 8−12 заполняются на основании данных предыдущих строк и условий, поставленных в задаче.

На основании проведенных расчетов на миллиметровой бумаге строится график режима орошения. По горизонтальной оси откладываются декады вегетационного периода. По вертикальной оси откладываются запасы воды в слое почвы (W) в м³/га. Масштаб в 1 см — 100 м³/га. На графике откладываются значения W_max и W_min, которые образуют две ломаные линии, возрастающие соответственно с углублением активного слоя почвы. Между этим критическими линиями находятся нормальные (оптимальные по увлажнению условия для жизни растений).