Проектирование мероприятий по улучшению и развитию существующей системы

Определение необходимости увлажнения почвы

При улучшении мелиоративной системы, следует проанализировать методом водобалансовых расчетов, необходимость дополнительного увлажнения почвы в вегетационный период. Если такая необходимость возникает, то существующую систему придется дополнить водоподпорными сооружениями на каналах, или придется устраивать систему дождевания.

В хозяйственный план водопользования включают: ведомость водного режима почвы; определение сроков, норм полива и сброса избыточных вод; оперативный план регулирования водного режима почвы.

Составление хозяйственного плана водопользования начинается с составления ведомости водного режима почвы. Ведомость представляет собой таблицу специальной формы, в которую вносятся все исходные, а так же расчетные данные. Примеры данных ведомостей будут приведены ниже.

Покажем пример составление ведомости водного баланса для трав 1-го года, которые выращиваются на тяжелом суглинке.

Расчеты начинаются с определения декады посадки данной сельскохозяйственной культуры, а так же сроков выращивания ее на данных почвах. Для этого по приложению 3 [2*, стр. 42] определяем примерный срок посадки трав для заданной области. В данном случае это Брестская область и посев можно начинать со 2-ой декады апреля. Затем при помощи таблицы 3 [2*, стр.] устанавливаем, что продолжительность вегетации трав первого года составляет 120 суток или 12 декад.

Затем по приложению 1 [2*, стр. ] определяем глубину грунтовых вод, для каждой декады в зависимости от района. Например, для Брестского района глубина грунтовых вод для второй декады апреля составила:

После этого определяем расчетную глубину корнеобитаемого слоя для каждой декады. Для этого принимаем, что глубина корнеобитаемого слоя для самой первой расчетной декады равна 10 см. Далее к этому числу прибавляем прирост корней за декаду. Например, глубина корнеобитаемого слоя для 3-ей декады апреля составляет:

где hнi — глубина корнеобитаемого слоя i-той декады, см;

?h — прирост корней за декаду, см.

После этого можно приступить к определению основных водных свойств почвы. К ним относят: Wп (влагозапас при полной влагоемкости, когда все поры почвы заполнены водой), Wнв (влагозапас при наименьшей влагоемкости), Wз (влагозапас при влажности завядания растений). Для этого можно воспользоваться следующей формулой:

(2.2).

где hк. с — глубина корнеобитаемого слоя почвы, м;

воб — влажность почвы в процентах от ее объема.

Для примера, определим влагозапас при полной влагоемкости для нескольких декад:

Расчет всех остальных водных свойств, производится аналогичным образом, и он будет сведен в табличную форму (таблица 2.1).

Далее определяем объем атмосферных осадков поступающих на участок. Они зависят от декады и района, в котором располагается объект, и определяются по формуле:

(2.3).

где К — коэффициент использования осадков (К = 0,7…0,8);

Р — количество осадков, выпавших за декаду, мм [прил. 4, 2*, стр.43].

Объем осадков для второй декады апреля брестского района равен:

Затем определяем величину подпитывания корнеобитаемого слоя Vг [табл. 5, 2*, стр.], которая зависит от разности глубины грунтовых вод и глубины корнеобитаемого слоя и почвогрунта.

Для второй декады апреля подпитывание равно:

(2.4).

Далее определяем водопотребление (испарение) Е. Водопотребление можно определить по приложениям 5, 6, 7 в зависимости от района расположения объекта, обеспеченности испарения и возделываемой культуры. Для этого по приложению 5 [2*, стр.] для испарения при обеспеченности осадков Р=90% (следовательно обеспеченность испарения Р=10%), определяем водопотребление. Для трав 1-го года водопотребление равно:

Затем используя примечания к приложениям 8 и 9 [2*, стр.], определяем расположение района относительно линии Гродно — Минск — Могилев. Используя это примечание устанавливаем, что Брестский район находится южнее данной линии, и для расчет водопотребления каждой декады следует использовать приложение 9 [2*, стр.]. Рассчитаем водопотребление для второй декады апреля:

Все остальные колонки таблицы, заполняются построчно, в зависимости от результатов предыдущей строки.

Имеющиеся влагозапасы в зоне увеличения корнеобитаемого слоя почвы для самой первой декады принимаем равными 0.

Затем в колонку влагозапасов на начало декады, для самой первой расчетной декады переписываем значение наименьшей влагоемкости.

После этого начинаем рассчитывать влагозапасов на конец декады по следующей формуле:

(2.5).

Для самой первой расчетной декады влагозапасов на конец декады равны:

Затем устанавливаем, какой это случай, путем сравнивания с Wнв и Wнп за этот же период. Путем сравнения было установлено, что Wнв = 460 м3/га Wк = 447 м3/га Wнп = 299 м3/га, и это первый случай, при котором влагозапасы в почве находятся в оптимальных пределах. В этом случае влагозапасы на начало следующей декады определяют по формуле:

(2.6).

где — влагозапасы в расчетном слое почвы в конце предыдущей декады;

ДW — имеющиеся влагозапасы в зоне увеличения корнеобитаемого слоя почвы за следующую декаду:

где Дh — увеличение корнеобитаемого слоя почвы за декаду, м.

— влажность почвы в этом слое в процентах от ее объема. В этом случае она равна:

(2.7).

Имеющиеся влагозапасы в зоне увеличения корнеобитаемого слоя почвы для данной декады равны:

Влагозапасы на начало следующей декады равны:

Расчет влагозапасов на конец декады, для всех остальных декад проводится аналогично.

Так как в 3-ей декаде мая получился недостаток, то влагозапасы на начало следующей декады считаются по иному алгоритму. Для этого определяем объем недостатка воды по следующей формуле:

Затем определяем максимальную норму увлажнению, которую можно использовать в данной декаде, по следующей формуле:

Сравниваем полученную норму с предельной поливной нормой [табл. 6, 2*, стр.], которая для суглинка тяжелого и трав 1-го года равна 300 м3/га. Исходя из того, что максимальная норма превышает предельную норму, то ее вносить нельзя так как вода просто будет стекать и не будет впитываться в почву. Поэтому принимаем поливную норму m=300 м3/га.

В связи с тем, что во время полива будут происходить различные потери воды, то увеличим поливную норму для компенсации потерь:

(2.8).

Влагозапасы на начало следующей декады для данного случая определяются по следующей формуле:

(2.9).

Имеющиеся влагозапасы в зоне увеличения корнеобитаемого слоя почвы для данной декады равны:

(2.10).

Влагозапасы на начало следующей декады равны:

Все дальнейшие расчеты сводятся в табличную форму. Для трав первого года это таблица 2, для свеклы — таблица 3, для картофеля позднего — таблица 4.

После составления ведомостей водного режима, можно приступить к составлению ведомость сроков, норм увлажнения и сброса избыточных вод. Она представляет собой таблицу, в которой собраны данные о полях севооборотов, нормы полива или сброса, а также расходы и сроки сброса избыточных или полива.

Составление ведомости начинается с определения площадей севооборотов. Для этого на плане мелиоративного объекта назначаем поля севооборотов и определяем их площади.

После необходимо подобрать дождевальную технику. В связи со значительными колебаниями расстояний между каналами, самой оптимальной дождевальной машиной будет ДКН-60−400, которая будет производить забор воды для орошения из каналов, вдоль которых она будет перемещаться. Количество машин будет зависеть от времени, которое машина затратит на полив поля.

Время увлажнения поля одной дождевальной машиной определяется по формуле:

(2.11).

где F — площадь поля, га;

Qм — расход воды поливной машиной, м3 /с [прил. 10, 2*, стр.43];

n — число часов работы поливного агрегата за сутки;

м — коэффициент использования рабочего времени машиной за сутки.

При этом следует учитывать, что время полива не должно превышать 10 суток. Корректировать время полива можно путем изменения количества смен работы (1 смена длится 8 часов) или увеличением количества машин.

Время увлажнения дождевальной машиной ДКШ-64−400 для трав 1-го года равно:

Таблица 2 Ведомость водного режима при увлажнении почвы дождеванием (травы зерновые, почвы — супесь).

Месяц.

Декада.

Глубина грунтовых вод, Hг, см.

Глубина корнеобитаемого слоя, hкс, см.

Водные свойства почвы, м3 /га.

Приход и расход воды, м3 /га.

Запасы влаги в расчетном слое, м3 /га.

Баланс влаги в расчетном слое, м3 /га.

Норма увлажнения, м3 /га.

Полная влагоемкость, Wп.

Влагоемкость при влажности завядания, W3.

Наименьшая влагоемкость, Wнв.

Нижн. пред. оптим. влагоз., Wнп.

Используемые осадки, Р.

Подпитывание грунт-овыми водами, Vг.

Водопотребление, Е.

?W.

На начало декады Wн.

На конец декады, Wк.

Избыток, Wи.

Недостаток, Wн.

Максим., mмкс.

Принятая, mпр

IV.

;

;

;

;

;

;

V.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

VI.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

VII.

;

Таблица 3. Ведомость водного режима при увлажнении почвы дождеванием (капуста поздняя, почвы — супесь).