Расчет режима орошения кормосмеси дождеванием в Мухоршибирском районе Республики Бурятия

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ Институт землеустройства, кадастров и мелиорации Кафедра «Мелиорация и охрана земель»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

" Расчет режима орошения кормосмеси дождеванием в Мухоршибирском районе Республики Бурятия"

Улан-Удэ, 2012

• Введение
• Глава 1. Способы орошения и техника полива
• 1.1 Виды оросительных мелиораций
• 1.2 Способы орошения и техника полива
• 1.3 Техника и особенности дождевания
• Глава 2. Природно-климатические условия Мухоршибирского района
• 2.1 Общая характеристика района
• 2.2 Климатические условия
• 2.3 Почва и почвенные ресурсы
• 2.4 Гидрология
• 2.5 Растительность
• Глава 3. Расчет режима орошения кормосмеси дождеванием в Мухоршибирском районе
• 3.1 Расчет режима орошения дождеванием
• 3.2 Основные данные
• 3.3 Порядок выполнения расчетов
• Глава 4. Экономическая эффективность в мелиорации
• Литература
• Приложение

Мелиорация создает основу, обеспечивающую наибольшую эффективность применения других факторов интенсификации сельскохозяйственного производства. Большое значение мелиорация имеет в Бурятии, природно-климатические и почвенные условия которой сдерживают рост сельскохозяйственной продукции.

Одним из основных видов мелиорации является орошение — нормированная подача воды на орошаемую территорию согласно определенному режиму. Режим орошения — совокупность числа, сроков и норм поливов сельскохозяйственных культур, который устанавливают расчетным путем в соответствии с биологическими особенностями растений и другими факторами. Оросительные мелиорации имеют задачей обеспечение и регулирование нужного водного и связанного с ним теплового и питательного режимов почв на определенных сельскохозяйственных площадях, испытывающих недостатки влаги, необходимой для повышения плодородия почв, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Актуальность данной работы заключается в необходимости расчета режима орошения кормосмеси на силос наиболее эффективным и экономически целесообразным способом, с учетом указанных особенностей в условиях Мухоршибирского района.

Целью работы является определение поливной и оросительной норм, числа поливов и техники орошения.

Задачи курсовой:

определить предельно допустимые запасы воды в активном слое почвы;

составить ведомости предварительных водобалансовых расчетов для прихода и расхода воды в расчетном слое почвы при орошении;

укомплектовать полученные данные в графическом виде

Глава 1. Способы орошения и техника полива

Под орошением понимается подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение её запасов в корнеобитаемом слоепочвы в целях увеличения плодородия почвы. Орошение является одним из видов мелиорации. Орошение улучшает снабжение корней растений влагой и питательными веществами, снижает температуру приземного слоя воздуха и увеличивает его влажность.

В настоящее время применяют следующие способы орошения: поверхностное, дождевание, внутрипочвенное, капельное и аэрозольное. Техника полива включает технические средства и технологию проведения полива.

1.1 Виды оросительных мелиораций

В зависимости от сельскохозяйственных требований, предъявляемых к орошению, от характера источника орошения и положения орошаемой площади по отношению к нему, от климатических и почвенных условий различают следующие виды оросительных и обводнительных мелиораций.

Й. Регулярно действующее орошение: а) самотечное и б) с механическим подъемом воды из рек, водохранилищ или за счет грунтовых вод; это орошение часто называется «правильным» .

ЙЙ. Однократно действующее орошение: а) паводковое и б) лиманное — путем задержания полых вод весеннего стока.

ЙЙЙ. Обводнение местности посредством устройства водохранилищ или каналов, вода которых используется для хозяйственных нужд, сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших участков.

Увлажнение почвы и снабжение растений доставляемой на орошаемую площадь водой может производиться следующими способами:

орошение мелиорация дождевание кормосмесь

1. Распределением воды по поверхности почвы (преобладающий способ);

2. Распылением воды в форме дождя, увлажняющего не только почву, но и растения и приземный слой воздуха (при помощи особых агрегатов дождевания);

3.

Введение

воды в почву снизу по трубам — подпочвенное орошение.

4. Капельный способ полива.

Существуют и специальные виды орошения: а) удобрительное и окислительное орошение речными водами, применяемое обычно в целях окисления и заиления заболоченных почв; б) удобрительное орошение сточными канализационными водами сельскохозяйственных земель вблизи городов и крупных поселений; в) отеплительное орошение с целью согревания почвы путем полива её водой, более теплой, чем сама почва.

1.2 Способы орошения и техника полива

Основная задача оросительных мелиораций — обеспечение и регулирование нужного водного и связанного с ним теплового и питательного режимов почв на определенных сельскохозяйственных площадях, испытывающих недостаток влаги, необходимой для повышения плодородия почв, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Потребность в орошении возникает в тех случаях, когда возделываемые культуры по годам в течении всей вегетации или в известные фазы испытывают недостаток естественной влаги, необходимой для успешного их развития и получения высокой урожайности.

Любой способ полива сельскохозяйственных культур должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1) равномерно увлажнять почву на глубину распространения корневой системы орошаемой культуры заданными поливными нормами;

2) поливная сеть, нарезаемая для проведения полива, не должна препятствовать механизации работ на орошаемом поле;

3) подготовка к поливу и сам полив должны проводиться с минимальными затратами труда.

В условиях орошаемого земледелия степных районов в настоящее время более распространены поверхностные самотечные способы полива: по бороздам, полосам и чекам.

Полив дождеванием заключается в разбрызгивании воды над поверхностью земли и образовании искусственного дождя.

Подпочвенное орошение — подача воды в корнеобитаемый слой почвы за счет подъема уровня грунтовых вод.

Капельный способ полива — индивидуальная подача воды растениям малым расходом в соответствии с их водопотреблением.

Поверхностный способ полива.

Вода распространяется по бороздам, полосам, чекам и поступает к корням растений путем гравитационного и капиллярного впитывания. Этот способ можно применять на территориях со спокойным рельефом, уклонами 0,0005…0,01, достаточной мощностью почв, при поливных нормах не менее 600 м³/га, промывках засоленных земель.

Полив по бороздам широко применяется при орошении культур, высеваемых широкорядно и требующих междурядных обработок.

Способ полива по бороздам.

При поливе па бороздам вода из временного оросителя поступает в выводную борозду (см. приложение рис.1). Здесь она с помощью распределительных или вспомогательных борозд делится на меньшие токи, а затем уже поступает в поливные борозды.

Поливные борозды представляют собой мелкие канавки, расположенные на орошаемом поле параллельно друг к другу с одинаковым расстоянием между ними. Различают два способа полива по бороздам: по проточным или сквозным бороздам и по тупым затопляемым. При поливе по проточным бороздам воду в каждую борозду подают небольшими струйками. Основная масса ее впитывается в дно и стенки борозд и увлажняет корнеобитаемый слой почвы в процессе движения по бороздам.

При поливе по тупым затопляемым бороздам в каждую борозду дают более крупную струю воды с расчетом быстрого заполнения борозды. Основная масса воды впитывается после заполнения борозд.

Этот способ полива применяют преимущественно на участках с очень малыми уклонами в направлении борозд.

По глубине различают три типа борозд: мелкие — глубиной 8−10, шириной поверху 25−30 см; средне глубокие — глубиной 12−15, шириной 30−35 см и глубокие — глубиной 18−20, шириной 35−40 см.

Все три типа поливных борозд в зависимости от конкретных условий орошаемого поля и поливных культур широко применяют при орошении. Например, при поливе сахарной свеклы или другой пропашной культуры в ранние стадии ее развития нарезают в междурядьях мелкие борозды из-за опасности засыпать и повредить растения. При последующих поливах, когда растения достаточна окрепли и корневая система их углубилась, целесообразна нарезать более глубокие поливные борозды.

Уклоны борозд должны быть такими, чтобы при создавшейся во время полива скорости течения воды не размывалась дна самих борозд.

Более благоприятные условия для полива по проточным бороздам создаются при расположении их на местности с уклоном от 0,002 до 0,01. Глубокие затопляемые борозды применяют на малых уклонах — до 0,002. Расстояние между бороздами определяется, прежде всего, водопроницаемостью почвы. На легких по механическому составу и структурных, более водопроницаемых почвах боковое впитывание воды слабее, чем на тяжелых.

Длина борозд всех типов находится в обратной зависимости от водопроницаемости почвы: чем больше водопроницаемость почвы, тем меньше должна быть длина борозд. Такая же зависимость для глубоких затопляемых борозд в отношении уклонов: чем больше уклон, тем короче должны быть борозды.

Таблица 1 — Примерная длина поливных борозд (м) в зависимости от величины уклона и водопроницаемости почвы.

Поверхность орошаемого поля также сильно влияет на длину поливных борозд. Чем она ровнее, тем длиннее можно нарезать борозды.

Для глубоких затопляемых, борозд, располагаемых на участках с уклонами, не превышающими 0,002, примерная длина борозд при поливной норме 600−800 м³ на 1 га назначается на почвах с повышенной водопроницаемостью 50−60, на почвах средней и слабой водопроницаемости — 80−100 м.

Величина струи, подаваемой при поливе в каждую борозду, — бороздная струя — определяется водопроницаемостью почвы, уклоном местности в направлении борозд и их длиной. На легких па механическому составу, хорошо водопроницаемых почвах бороздные струи дают крупнее. Пропуск малого расхода по борозде в этих условиях потребует длительного полива; при этом в верхних частях борозд почва будет переувлажненная, а в нижних — недоувлажненная. Давать большие бороздные струи на слабопроницаемых почвах также нерациональна, потому что значительная часть Вада при прохождении по бороздам не успевает впитываться в почву и уходит в сброс.

Поэтому чем больше уклон, короче борозда и менее водопроницаема почва, тем меньше должна быть бороздная струя.

При той же поливной норме, но при меньших уклонах, более водопроницаемых почвах и более длинных бороздах струя в борозду дается большая (таблица 1.2.).

Таблица 2 — Примерные размеры бороздных струй (л/сек) в зависимости от водопроницаемости почвы и величины уклона.

При существующей технике поделки борозд предельный допустимый расход воды, даваемый в борозду на малых и средних уклонах (до 0,01), ограничивается пропускной способностью этих борозд, а на больших уклонах — условиями их размываемости. Как показывает опыт, скорость движения воды па борозде не должна превышать 0,1 м в секунду. При больших скоростях борозды будут размываться.

Главная задача при поливе па бороздам — равномерна распределить поливную струю между бороздами, пропустить воду да конца поливных борозд, обеспечив требуемое увлажнение почвы, и своевременно прекратить полив, переключив воду на другую группу борозд.

Способ полива по полосам.

Полив напуском по полосам — это один из основных способов полива сельскохозяйственных культур узкорядного сева.

Сущность этого способа полива заключается в следующем. Площадь орошаемого поля разбивают на полосы, отграниченные друг от друга валиками. Вода из временного оросителя поводится с помощью выводных борозд к поливной площадке и через прокоп в дамбе выводной борозды выпускается на полосу. Растекаясь по всей ширине полосы и продвигаясь сплошным тонким слоем по длине ее, вода постепенно увлажняет всю полосу (см. приложение рис.2).

Особенно затруднительно проводить полив напуском при поперечном уклоне на полосах. В этом случае даже при незначительном превышении одной стороны полосы над другой вода стекает в пониженную часть и почва на полосе увлажняется неравномерно.

При поливе напуском по полосам нарушается структура верхних слоев почвы, ухудшаются водно-физические свойства ее и при повышенных скоростях движения воды по полосе мелкие частицы почвы перемещаются из верхней части полосы в нижнюю. Кроме того, после полива на поверхности почвы образуется при высыхании сплошная корка, вызывающая повышенное испарение почвенной влаги. Производительность орошения при поливе по бороздам. Поливную струю на поливной площадке распределять проще, чем при бороздном способе полива.

Полив напуском по полосам, так же как и полив по бороздам, применим на всех почвах, от тяжелых глинистых, слабопроницаемых, до легких суглинков, обладающих высокой водопроницаемостью, и в широких пределах уклонов (0,0005−0,02) поверхности орошаемых площадей.

Основными условиями, определяющими ширину полос, их длину и размеры валиков, при поливе напуском по полосам являются водопроницаемость почвы, уклон поверхности и степень выравненности орошаемого поля. Ширину полос обычно делают равной захвату тракторной 24-рядной сеялки, то есть 3,6 м.

При поперечных уклонах на полосе ширина ее может быть уменьшена до 1,8 м.

Валики, отграничивающие одну полосу от другой, должна быть высотой 12−20 см. Меньшая высота валика соответствует более узким полосам.

Длинна полосы, так же как длинна борозд, зависит от уклона, выравненности орошаемого поля и водопроницаемости почвы. Чем ровнее поверхность поля, тем длиннее принято делать полосы (таблица 1.3.).

Таблица 3 — Примерная длинна полос (м) в зависимости от величины уклона и водопроницаемости почвы

С длинной и уклоном поливной полосы должна быть согласована поливная струя, подаваемая на полосу.

Для одинаковых по водопроницаемости почв в зависимости от уклона подают 3−6 л воды в секунду на каждый погонный метр ширины полосы. При ширине полосы 3,6 м это соответствует поливным струям от 11 до 22 л в секунду на каждый погонный метр ширины паласы. При ширине паласы 3,6 м эта соответствует поливным струям от 11 до 22 л в секунду на полосу.

Практика орошаемых хозяйств юга Украины, Северного Кавказа, Заволжья показывает, что на хорошо спланированных площадях, при отсутствии в направлении полива обратных уклонов, длину борозд и полос можно увеличивать в 2−3 раза.

Полив по длинным бороздам и полосам нужно проводить в первую очередь на суглинистых и глинистых почвах со средней и слабой водопроницаемостью и на участках с уклонами в направлении борозд 0,002−0,008. Для равномерного увлажнения по длине борозд целесообразно поливать переменной струей, уменьшая примерно вдвое расход воды в борозду после добегания струи до конца борозды. Практически это легко осуществить, если применять для подачи воды в каждую борозду по два сифона или по две трубки.

Способ полива затоплением.

Полив затоплением применяют главным образом для орошения трав, сенокосов, пастбищ как влагозарядковый полив для промывки засоленных почв. Он наиболее прост и приемлем на землях с небольшими уклонами (0,002) или на безуклонных массивах с невысокой водопроницаемостью почвы, естественной дренированностью как с дренажной сетью для отвода грунтовых вод. Недостаток этого способа — применение больших поливных норм (1500−2000 м³/га и более), при которых может произойти заболачивание и засоление земель, если нет дренажа или оттока грунтовых вод.

Используя такой метод орошения как затопление, используют чеки, которые представляют собой горизонтальные площадки, окруженные валиками. По чекам поливают затоплением рис и проводят промывки засоленных земель. Площадь чеков может быть от 0,2 до20 гектар в зависимости от рельефа и возможности проведения планировочных работ. Высота ограждающих валиков зависит от слоя воды в чеке: 0,05…0,25 м при поливе риса и 0,5…0,7 м при промывках.

Чековые валики создают существенные препятствия для работы сельскохозяйственных машин и орудий во время агротехнической обработки почвы и уборки урожая. Тракторные работы на рисовых полях можно выполнять по нескольким типам:

1) по целому полю с ежегодным разрушением и восстановлением поперечных валиков;

2) с переходом агрегатов через постоянные поперечные валики, которые в этом случае делают с пологими откосами;

3) внутри каждого чека в отдельности. Опыт эксплуатации показывает, что наиболее рентабельным является последний вариант, когда все основные тракторные работы ведутся внутри чека.

Подпочвенный способ полива.

Внутрипочвенный способ полива позволяет вводить оросительную воду с некоторой глубины непосредственно в корнеобитаемый слой.

В трубчатых системах подпочвенного орошения (см. приложения рис.3) вода распределяется по полю с помощью трубок — увлажнителей, которые располагаются через 1…3 м на глубине 0,4 …0,6 м. Длинна трубок может достичь 100…200 м и более. Допускается в качестве увлажнителей использовать гибкие перфорированные полиэтиленовые трубы диаметром 20…40 мм. Внутрипочвенное орошение наиболее применимо на ровных и мало-уклонных площадях с хорошо выраженными капиллярными свойствами почвы, подстилаемой маловодопроницаемой породой или слоем. По принципу действия различают следующие системы внутрипочвенного орошения: низконапорные с подачей воды через стыки труб-увлажнителей под напором до 0,5 м; безнапорные и вакуумные, в которых вода поступает в почву через капиллярно-пористые стенки труб-увлажнителей.

Преимущества внутрипочвенного способа полива: сохраняется структура почвы в верхних слоях, не образуется почвенная корка, снижающая потери воды на испарение, на поверхности почвы отсутствует оросительная сеть, создаются условия для автоматизации полива. Недостатки: часто слабо увлажняется самый верхний слой почвы, что может потребовать применения дождевания; на водопроницаемых легких почвах возможны потери воды на глубинную фильтрацию; ограничено применение на засоленных почвах (соли начинают подтягиваться к поверхности); высокая стоимость строительства. Такие системы весьма перспективны для использования сточных вод, они полностью отвечают экологическим, санитарным и гигиеническим требованиям.

Капельное орошение.

При капельном орошении оросительная вода по густо разветвленным трубопроводам через специальные микроводовыпуски (капельницы) подается малыми расходами (каплями) в корнеобитаемую зону растений. Системы капельного орошения (см. приложение рис.4) могут быть непрерывного и порционного действия.

Преимущества капельного способа полива: локальное увлажнение почвы только в зоне размещения корневой системы, сухие междурядья позволяют беспрепятственно выполнять механизированные работы, значительная экономия воды. Недостатки: капельницы засоряются бактериями и водорослями, ненадежность в эксплуатации, неполное использование земельных ресурсов (сухие междурядья неэффективны), высокие капитальные вложения.

Такие системы могут найти применение в условиях острого дефицита оросительной воды при поливе высокодоходных культур на террасированных склоновых землях.

При сильной атмосферной засухе (высокая температура и низкая влажность воздуха, особенно во время суховеев) даже при относительно высокой влажности почвы физиологические процессы в растениях могут угнетаться вследствие превышения интенсивности транспирации над скоростью поступления воды из почвы через корневую систему растений.

1.3 Техника и особенности дождевания

Дождевание наиболее совершенный и перспективный способ полива. Оно имеет следующие преимущества перед поверхностным орошением:

полная механизация работ;

поливная норма регулируется более точно и в широких пределах (от 30 — 50 до 300 — 800 и более м^3/га), что позволяет создавать водно-воздушный режим почвы; близкий к оптимальному, и регулировать глубину промачивания почвы;

можно поливать участки с большими уклонами и со сложным микрорельефом, требуется менее тщательная планировка полей. Забор воды возможен из каналов, идущих в выемке, а также из закрытой сети;

исключаются работы по поделке поливных борозд, валиков, выводных борозд, улучшаются условия механизации посева, посадки, обработки и уборки сельскохозяйственных культур;

улучшается микроклимат и развитие корневой системы, активизируются процессы ассимиляции, повышается плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур. Запланированный урожай можно получить при меньших (на 15 — 30%) затратах воды, чем при поверхностном орошении;

можно одновременно с орошением вносить удобрения в почву.

Дождевание наиболее широко применяют на безуклонных и малоуклонных участках с почвами средней и высокой проницаемости для полива овощных, технических, зерновых культур, садов, питомников, лугов и культурных пастбищ, а также в зонах избыточного и недостаточного увлажнения, где орошение только дополняет естественные осадки в засушливые периоды.

Полив дождеванием заключается в разбрызгивании воды над поверхностью земли и образовании искусственного дождя. При этом увлажняются почва, надземные части растений и приземный слой воздуха. Для образования дождя используют дождевальные устройства — насадки и аппараты. Дождевальные насадки это короткоструйные устройства, охватывающие дождем всю площадь одновременного полива. По конструкции они бывают дефлекторными, спиральными, щелевыми и др., кругового и секторного полива. Для работы насадок требуются напоры воды Н=10…20 м, расходы Q=20…10 л/с. Радиусы полива = 5…15. Короткоструйные дождевальные насадки применяют на дождевальных машинах, работающих в движении, или устанавливают на трубопроводах оросительной сети для полива газонов, клумб и т. д.

Несомненным преимуществом дождевания является полная автоматизация полива; орошение строго нормированными и при необходимости малыми количествами воды; возможность частой подачи воды на орошаемый участок; полив растений по суточному дефициту влажности почвы, а так же применение освежительных и удобрительных поливов.

Дождевание подразделяют:

дождевание ротатором — полив средними поливными нормами и средней интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов.

статическое дождевание — полив большими нормами и большой интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов малых и средних площадей.

микродождевание — это мелкодисперсный полив. Его успешно применяют для полива цветников и оранжерей. Этот вид дождевания создает наиболее щадящий (мягкий) режим полива. Мелкодисперсное дождевание следует рассматривать как вспомогательное средство борьбы с вредным воздействием суховеев на культурные растения, хотя в маловодных засушливых районах его можно применять как самостоятельный вид орошения, обеспечивающий заметное повышение урожайности сельскохозяйственных.

роторное дождевание — полив небольшими поливными нормами и средней интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов средних и больших площадей.

импульсное дождевание — полив малыми поливными нормами и с небольшой интенсивностью дождя. Поливы с небольшой интенсивностью усиливают испарение с поверхности растения и формируют благоприятный микроклимат.

Дождевальные аппараты являются струйными устройствами работающими в движении по кругу или сектору. Они образуют струю воды, которая движется по кругу, постепенно поливая площадь круга или сектора. Дождевальные аппараты устанавливают как непосредственно на трубопроводах оросительной сети. Так и на дождевальных машинах.

Качество дождя, создаваемого дождевальными устройствами, оценивают крупностью капель и интенсивностью дождя. Капли дождя должны быть не крупнее 2 мм, иначе они повреждают растения и разрушают структуру почвы.

Интенсивность дождя не должна превышать скорость впитывания воды в почву в течение всего полива, иначе образуются лужи, поверхностный сток и создается опасность эрозии почв. Так, максимально допустимая интенсивность дождя составляет на слабопроницаемых глинистых почвах 0,1…0,2 ?? среднепроницаемых суглинистых — 0,2…0,3, на почвах хорошей проницаемости — 0,5…1.

При поливе дождеванием интенсивность дождя не должна превышать скорости впитывания воды в почву, чтобы не повреждались цветы, завязи и листья растений. При поливе на тяжелых почвах она должна быть не более 0,06 — 0,15 мм / мин, на средних почвах 0,10 — 0,25 мм / мин, на легких 0,15 — 0,45 мм / мин. Диаметр капли дождя не должен быть больше 1 — 2 мм.

В систему дождевания входят насосно-силовое оборудование, водоподводящие распределительные и поливные трубы, дождевальные аппараты и машины. Системы дождевания по принципу работы делятся на стационарные, полустационарные и передвижные.

В стационарных системах все элементы, кроме дождевальных аппаратов, занимают постоянное положение.

В полустационарных системах одни элементы системы неподвижны (например, насосная станция и магистральный трубопровод), а другие подвижны (например, распределительные и дождевальные трубопроводы, поливные машины и установки).

В передвижных системах все элементы в процессе полива перемещаются. Например, подвижная насосная станция, закончив подачу воды на одной позиции, перевозится вместе с трубопроводами на другую, где подает воду в переносимые или перевозимые дождевальные установки и машины.

При дождевании воду с помощью специальных дождевальных аппаратов разбрызгивают по полю, для работы дождевальных аппаратов на них с помощью насосных станций создают определенный напор. Напор — это удельная энергия жидкости, т. е. энергия, отнесенная к единице силы тяжести. Напор измеряется в метрах. Полный напор складывается из пьезометрического (манометрического) и скоростного напоров. Пьезометрический напор соответствует потенциальной удельной энергии и может быть выражен высотой столба жидкости в пьезометре (пьезометр — вертикальная измерительная трубка, подсоединяемая к отверстию в стенке трубы с жидкостью). Скоростной напор соответствует удельной кинетической энергии, которая приближенно определяется по формуле e_кин. =V²/ (2*g) где V - средняя скорость течения жидкости, равная отношению расхода к живому сечению (V = Q/ щ).

В дождевальных аппаратах полный напор, созданный насосом, переходит в скоростной напор, благодаря чему струи воды приобретают определенную скорость и в воздухе дробятся на капли. Поэтому дождевание обязательно предполагает участие в поливе насоса, т. е. характеризуется повышенным потреблением энергии. Поскольку вода распределяется по полю воздушным путем, при дождевании не требуется капитальная планировка земель, хотя в ряде случаев необходимо выравнивание трасс под опорные механизмы дождевальных машин. Дождевые капли, падая с определенной высоты, приобретают некоторую кинетическую энергию, которая тем выше, чем больше высота падения и в особенности, чем крупнее капли. В момент удара о почву капли разбивают почвенные агрегаты, разбрызгивают и уплотняют почву. В результате быстро появляется поверхностный сток воды, начинается ирригационная эрозия почвы. Этим и объясняются относительно небольшие поливные нормы, которые можно дать при дождевании до начала стока и эрозии почвы. С другой стороны, дождевание позволяет точно дозировать любую, в том числе очень малую, поливную норму, что имеет значение для освежительных, предпосевных и других поливов. Для внесения с поливной водой удобрений к напорной линии трубопроводов подсоединяют специальные смесители — гидроподкормщики. Благодаря большой теплоемкости воды дождевание применяют также против заморозков.

Дождевальные машины оборудуют короткоструйными насадками, среднеструйными или дальнеструйными аппаратами. Короткоструйные насадки с неподвижным стволом формируют факел дождя с радиусом 5−10 м, нормально работают при напоре 10−20 м. Среднеструйные аппараты — сопловые, вращающиеся вокруг вертикальной оси. Расход воды их равен 1 — 10 л/с, радиус их действия составляет 20−30 м, рабочий напор — 20 — 40 м. Дальнеструйные аппараты аналогичны среднеструйным, но отличаются большими размерами, расходами воды, рабочими напорами (свыше 40 м), радиусами действия (более 40м). По принципу действия дождевальные машины подразделяются на работающие позиционно и в движении, фронтально или по кругу.

Широко распространен в нашей стране двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Он представляет собой металлическую пространственную ферму с короткоструйиыми насадками, навешенную на трактор. Ширина зоны дождя, образуемого агрегатом, равна 120 м, а длина — около 18 м. Расход волы Q=120−140 л/с. Главная особенность ДДД-100МА — очень высокая интенсивность дождя, т. е. большой слой осадков, выпадающих в единицу времени (порядка 3 мм/мин). Вследствие этого при поливе на позиции эрозионно-допустимая поливная норма составляет в средних условиях всего около 150 м³/га, а затем образуется сильный поверхностный сток, приводящий к значительному смыву почвы. Для улучшения впитывания воды в почву и снижения ирригационной эрозии почвы агрегат работает в движении со скоростью примерно от 200 до 1000 м/ч. При движении агрегата такое большое количество воды можно забрать только из открытого оросителя, трубопроводы для этой цели непригодны.

Оросители длиной до 800 м нарезают канавокопателем плужного типа через каждые 120 м параллельно друг другу с уклоном не более 0,003. Вдоль оросителя прокладывают грейдерную дорогу. Оросители и дороги для агрегата занимают 4−5% полезной площади, что является недостатком ДДА-100МА. Кроме того, оросители с дорогой сильно затрудняют механизированную обработку почвы, поэтому иногда их делают временными. Часть воды в оросителях теряется на фильтрацию.

Несмотря на это, агрегат используется во всех зонах страны, хотя, но своим качествам (особенно благодаря малой эрозионно-допустнмой поливной норме) он наиболее применим во влажных зонах страны для полива овощных культур и трав. Для машины подходят достаточно ровные участки с уклоном не более 0,005 без препятствий для ферм. Обслуживают ее тракторист-поливальщик и рабочий. При поливе ороситель переносными перемычками разбивают па рабочие участки {так называемые бьефы), н полив ведут поочередно в каждом бьефе, начиная от головы оросителя.

Дождеватель дальнеструйный навесной ДДН-100 агрегатируется с трактором ДТ-75М (расход воды С = 85 л/с) или с трактором Т-150К (Q=115 л/с) и обслуживается одним трактористом-поливальщиком. Дальность полета дождевальной струи 70−80 м (в тихую погоду), однако даже незначительный ветер сильно ухудшает равномерность распределения дождя по полю. Высота падения дождевых капель составляет около 20 м, поэтому их кинетическая энергия очень высокая, особенно на конце струи, где они самые крупные (до 4−5 мм). Для этого дождевателя характерно сильное эрозионное воздействие на открытую (не защищенную растительным покровом) почву, поэтому наиболее целесообразно его применять при поливах сенокосов и пастбищ, где почва закрыта травой. На практике, однако, ДДН-100 используют и для полива других культур, в том числе и многолетних, не считаясь с разрушением почвы.

ДДН-100 работает позиционно (дождевальный аппарат делает один оборот за 4,3 мин), поэтому водозабор может осуществляться как из открытых временных оросителей, так и из трубопроводов. Оросители длиной до 800 м трассируют с уклоном от 0,001 до 0,005. Трубопроводы могут быть закрытые (стационарная оросительная сеть) или открытые. В последнем случае в качестве оросительных применяют быстроразборные звенья труб, изготовляемые из тонколистовой стали или алюминиевого сплава, а также, гибкие трубопроводы из мелиоративной ткани. В тихую погоду ДДН-100 поливает по кругу, а в ветреную — по сектору, потому что дождевая струя против ветра не летит.

К достоинствам дождевателя относятся его высокая маневренность, способность работать на участках практически с любым рельефом (при водозаборе из трубопроводов). Схема оросительной сети аналогична схеме ДДА-100МА с той лишь разницей, что расстояния между временными оросителями или оросительными трубопроводами составляют 90−100 м.

Дождеватель колесный широкозахватный ДКШ-64 («Волжанка») представляет собой самоходный колесный трубопровод со среднеструйными дождевальными аппаратами. Поскольку трубопровод «Волжанки» располагается на высоте 0,9 м над поверхностью почвы, эта машина не может поливать высокостебельные культуры на поздних стадиях роста. Рельеф участка должен быть ровным с уклонами не более 0,02. Полив проводится позиционно с забором воды из закрытого оросительного трубопровода, на котором гидранты расположены через 18 м. Длина зоны дождя, создаваемой одним крылом «Волжанки», равна 400 м. В комплект «Волжанки» входят два дождевальных крыла, общий расход которых составляет 64 л/с. Низкая интенсивность дождя, небольшой расход каждого из среднеструйных дождевальных насадок (1 л/с), высокий напор (40 м), способствующий хорошему дроблению струи на капли, и достаточно быстрое вращение аппаратов (1−2 об/мин) — все это обеспечивает образование дождя высокого качества и соответственно относительно большие эрозионно-допустимые поливные нормы (500−600 м³/га и более). Поэтому «Волжанку» наиболее целесообразно применять в степной зоне для полива зерновых культур. Ее можно использовать и в других природно-климатических зонах для полива различных культур, а также для орошения сенокосов и пастбищ.

Каждое из двух крыльев «Волжанки» передвигается независимо друг от друга с помощью бензомотора, установленного посередине крыла. Перемещение крыльев должно быть строго параллельным оросительному трубопроводу, поэтому дождевальный трубопровод должен располагаться перпендикулярно оросительному. Один рабочий может обслужить две машины. Поля под «Волжанку» разбивают на прямоугольники с одной стороной, равной 400 или 800 м.

Многоопорная автоматизированная дождевальная машина «Фрегат» может применяться для полива всех сельскохозяйственных культур, в том числе высоко-стебельных, а также сенокосов и пастбищ. Его дождевальный трубопровод со среднеструйными аппаратами располагается на А-образных самоходных опорных тележках на высоте 2,2 м над землей. Колеса опор приводятся в движение специальным механизмом за счет напора поливной воды, находящейся в дождевальном трубопроводе. При поливе машина автоматически движется вокруг неподвижной опоры, на которой расположен гидрант. Следовательно, поливаемая «Фрегатом» площадь по форме представляет собой круг с радиусом, равным конструктивной длине машины, а поливной участок — квадрат. Очевидно, что углы поля (около 15% площади) не орошаются. В этом состоит один из существенных недостатков машины. Другой заключается в том, что для обеспечения равномерной нормы полива по площади круга интенсивность дождя должна почти линейно возрастать от опоры к концу дождевального трубопровода (от 0,1 мм/мин у опоры до 0,5−0,8 мм/мин на конце). Это обусловливает различия в условиях впитывания дождя в почву по длине дождевального крыла: в момент появления луж и стока на его конце почва в середине крыла и особенно в его начале могла бы принять еще значительную порцию воды без ирригационной эрозии. Достоинством машины является автоматизация полива: машина может работать круглосуточно, однако она требует более квалифицированных поливальщиков, способных ремонтировать сложное оборудование «Фрегата». Машина «Фрегат» серийно выпускается в 48 модификациях, различающихся расходом воды (от 20 до 90 л/с) и длиной дождевального трубопровода (от 199 до 572 м).

Дождеватель фронтальный ДФ-120 «Днепр» представляет собой электрифицированную многоопорную дождевальную машину, подобную «Фрегату». Принципиальное отличие состоит в том, что «Днепр» работает позиционно и передвигается фронтально вдоль оросительного трубопровода наподобие «Волжанки». Длина захвата «Днепра» равна 460 м, расход воды машиной составляет 120 л/с. Среднеструйные дождевальные аппараты располагают на открылках, перпендикулярных дождевальному трубопроводу, по сетке 27 * 27 м.

Переезд «Днепра» на следующую позицию происходит с помощью электромоторов, установленных на каждой из 17 опор машины. Питание их осуществляется от передвижной электростанции, которая монтируется на тракторе. Основное достоинство «Днепра» заключается в отсутствии неполиваемых углов поля. Машину обслуживают двое рабочих (они могут обслужить до 4 «Днепров»).

Требуемое количество дождевальных машин n определяют путем сравнения площади, выделенной под орошение ?^нт (га), и сезонной производительности дождевальной машины ?_{сез. (}га). Окончательно принимают площадь орошаемого севооборота или пастбища ?^нт кратной сезонной производительности дождевальной машины, т. е. ?^нт =n ?_сез.

Сезонную производительность дождевальном машины можно определить по формуле ?_сез. =Q₁/q га, где Q₁ — расход воды дождевальной машиной, л/с; q - оросительный гидромодуль, л/с-га, вычисленный с учетом коэффициента использования сменного и сезонного времени, продолжительности работы в сутки, потерь воды на испарение во время полива.

Для работы выбирают такую модификацию машины «Фрегат», чтобы ее сезонная производительность равнялась площади полива с одной позиции (при работе на одной позиции) или была бы кратна ей (при работе па двух или более позициях).

Глава 2. Природно-климатические условия Мухоршибирского района

2.1 Общая характеристика района

Район расположен в южной части Республики Бурятия. Площадь территории — 4532 кмІ.

Мухоршибирский район занимает плоско-волнистые Тугнуйскую и Сулхаринскиую степи, орошаемые одноименными реками и разделенные Тугнуйским хребтом. С юга отделен Заганским хребтом, с севера — гранитными грядами Цашан-Дабана.

2.2 Климатические условия

Климат резко континентальный. Самый холодный месяц — январь, февраль, среднемесячная температура которого составляет — 24,9°С. Снежный покров устанавливается во второй декаде ноября, разрушение снежного покрова происходит в начале третьей декады марта. Высота снежного покрова незначительна, в среднем достигает 5 см. Число дней со снежным покровом 148. Отопительный период — 239 суток.

Весна прохладная, зачастую поздняя, сухая и ветреная. Переход среднесуточных температур через 0 °C наблюдается во второй декаде апреля. Поздние заморозки удерживаются до конца мая — начала июня.

Лето короткое, сравнительно жаркое. Самый теплый месяц года — июль, среднемесячная температура которого составляет +18,7° С. В третьей декаде августа могут наблюдаться заморозки. Продолжительность безморозного периода составляет 100 дней. Летние осадки носят преимущественно ливневый характер, в отдельные годы достигают критически опасных значений.

Осень продолжительная, ясная. Устойчивый осенний переход среднесуточных температур воздух через 0 °C происходит во второй декаде октября.

2.3 Почва и почвенные ресурсы

Район располагает большими площадями дерново-карбонатных почв, обладающих высокими лесорастительными свойствами. Наиболее освоены сельским хозяйством серые лесные почвы и черноземы на горизонтальных и слабонаклонных поверхностях. Мощность гумусового горизонта серых лесных почв около 22 см, содержание гумуса 4−7%, в пахотных почвах мощность верхнего горизонта составляет 2 см. выщелоченных черноземах содержание гумуса от 5 до 10% при мощности верхнего горизонта от 20 до 25 см. Эти почвы повсеместно в той или иной степени подвержены эрозии и смыванию, чему способствует ухудшение структуры, вызванное длительным аграрным использованием.

2.4 Гидрология

Реки района относятся к бассейну озера Байкал, к типу рек с половодьем и паводками. Водный режим рек характеризуется неустойчивостью. По соотношению основных источников питания реки района относятся к рекам с преобладанием дождевого стока (доля талых вод составляет 20−30%, дождевых — 60−70%).

За период половодья на реках района проходит около 20% годового стока, во время дождевых паводков — около 60%. Объем стока летне-осенней межени на отдельных реках достигает 14−18%. Сток зимней межени имеет небольшую величину (около 2% годового объема); многие реки зимой промерзают, а летом пересыхают.

Район расположен в сети глубоких речных долин, хребтов Заганский и Цаган-Дабан, и обширных степных пространств. По центральной части района, начиная с восточной границы и до реки Хилок, течет река Селенга. По центральной части района, начиная с восточной границы и до реки Хилок на западе, протекают мелководные реки Тугнуй и Сухара. Река Тугнуй берет свое начало вблизи села Харауз Читинской области и протекает на запад по широкой Тугнуйской долине. Ширина реки, в среднем, составляет 4 метра при глубине 1 метр. Имеются многочисленные притоки — это горные речки Барка, Копчеранга, Кусота, Хонхолойка и др. По течению реки Сухара создается долина с максимальным расширением до 5 километров. Ширина реки не превышает 6 километров. Притоками Сухары являются реки Шибирке, Н. Заган, Березовке и др. В зимнее время все эти речки промерзают до дна. На территории района существуют и небольшие озера — Саган-Нур, Эхе-Нур.

2.5 Растительность

По геоботаническому районированию район относится к Евроазиатской (таежной) области. Для данного округа характерным является широкое распространение сосновых и лиственных лесов со степными элементами в травяном покрове.

Разнообразие природных условий определяет богатство фауны района. Наряду с таежными животными — соболем, колонком, бурым медведем, рысью, белкой, боровой птицей, а также водоплавающими, распространенными на большой части территории района, на его северной окраине обитают животные лесостепей — степная мышовка, мышь полевая, суслик. Обилие водоемов способствовало акклиматизации ондатры и расселению ее по всем водно-болотным угодьям.

Среди растений, произрастающих на территории района, можно выделить такие, которые занесены в Красную Книгу: радиола розовая, черемша, маралий корень, ветреница сибирская. Из лекарственных растений присутствуют тысячелистник азиатский, арника горная, багульник болотный, толокнянка обыкновенная, шиповник, боярышник кроваво-красный, тмин обыкновенный и т. д.

Глава 3. Расчет режима орошения кормосмеси дождеванием в Мухоршибирском районе

3.1 Расчет режима орошения дождеванием

Режим орошения включает установление норм, сроков и числа поливов сельскохозяйственной культуры. Он зависит от агротехники, биологических особенностей растений, урожайности, способа и техники полива, почвенно-климатических и организационно-технических условий. В понятие режима орошения сельскохозяйственных культур входит: определение данной культуры общего водопотребления, оросительной и поливных норм; назначение сроков полива и согласования режима орошения с оросительной нормой; составление графика подачи воды на орошаемый участок и его комплектование.

При проектировании оросительной системы режим орошения рассчитывают для года расчетной обеспеченности. Это могут быть годы 75 — 95% -ной обеспеченности, определенные по недостатку воды для получения проектируемого урожая. Проектный режим орошения является основой для расчета параметров каналов, трубопроводов, гидротехнических сооружений и других элементов оросительной сети. При проектировании режима орошения определяют дефицит влажности почвы для восполнения суммарного водопотребления растений или оросительную норму. Существуют два основных метода определения оросительной нормы — аналитический и графоаналитический.

Аналитический метод основан на определении оросительной нормы для каждой культуры без выявления сроков и норм полива, графоаналитический метод, предложенный А. Н. Костяковым, наоборот, предусматривает их определение.

3.2 Основные данные

Культура — кормосмесь на силос. Район возделывания — Мухоршибирский.

Дано: урожай зеленой массы при орошении — 25,0 т/га; почва каштановая, средний суглинок, объемная масса активного слоя (h) — 0,6 м =1,34 г/см³ (d), наименьшая влагоемкость слоя h - 0,6 м = 19,2% массы сухой почвы (в_нв). Нижний порог увлажнения слоя — 0,6 м (h) — 70% НВ (в_ноп).

Коэффициент использования осадков за вегетационный период по декадам представлен в табл.3. Коэффициент водопотребления составляет — 200−250 м³/т. Коэффициент насыщения почвы влагой перед посевом (К_н) — 0,7−0,75. Коэффициент использования почвенной влаги — 0,6 (К_и).

Техника для полива — ДМУ-Б-" Фрегат" -454. Площадь полива агрегатом на одной позиции — 70 га. Расход воды дождевальной машиной — 90−100 л/с. Глубина залегания уровня грунтовых во — 5−10 м, коэффициент полезного действия оросительной системы — 0,9.

3.3 Порядок выполнения расчетов

Расчет сроков и норм полива каждой культуры производят по формам, указанным в таблицах 5, 6 и 7, после чего составляют расчетный график для определения норм и сроков полива (рис 1).

С учетом местных почвенно-климатических условий поливного участка изменение запасов воды (м³/га) в активном слое почвы рассчитывают по упрощенному уравнению водного баланса. Испарение с поверхности почвы и транспирация влаги растениями в сумме составляют суммарное водопотребление:

E = E_n + T_p,

где

E — суммарное водопотребление культуры, м³/га;

E_n ^- испарение с поверхности почвы, м³/га;

T_{p -} испарение растениями (транспирация), м³/га.

Осадки, влияющие на изменение влажности почвы, учитываются коэффициентом их использования К_о.

Просачивания оросительной воды при поливах ниже корнеобитаемого слоя не происходит, если поливы проводятся оптимальной нормой, поэтому фильтрацию воды не учитывают, то есть Ф > 0. Кроме того, при расчете динамики влажности почвы по декадам конденсация водяных паров в порах почвы также не учитывается (W_k =0).

Поступление грунтовых вод в корнеобитаемый слой почвы для всех вариантов заданий также не учитывать, так как уровень грунтовых вод находится на глубинах 5…10 м, т. е. грунтовые воды находятся на глубине больше максимальной высоты капиллярного поднятия (Н_к). Отсюда Е_г = 0.

С учетом указанных особенностей уравнение водного баланса можно записать в следующем виде:

E = 10· K_о·O + W + M_ор,

где

10 — коэффициент перевода осадков из мм в м³/га;

О — осадки, мм;

K_{о -} коэффициент использования осадков;

M_ор — оросительная норма, м³/га;

W — доступный запас влаги, м³/га.

Доступный запас влаги (м³/га) в слое прироста корневой системы определяют по зависимости: W = 100· h_у·d·в_нв·К_н·К_и, м³/га, где

h_{у -} прирост корневой системы в декаду, м;

d - объемная масса почвы, г/см³;

в_нв — наименьшая влагоемкость, % массы сухой почвы;

К_{н -} коэффициент насыщения почвы водой перед посевом (К_н = 0,7…0,9);

К_{и -} коэффициент использования почвенной влаги (К_и = 0,6).

Расходную часть уравнения водного баланса составляет суммарное водопотребление (Е_сум.), которое вычисляют по формуле А. Н. Костякова: Е_сум = К_в · У м³/га, где

К_{в -} коэффициент суммарного водопотребления культуры, м³/т;

У — урожайность культуры, т/га.

Распределение суммарного водопотребления по декадам Е_{д (}табл.5) рассчитывают по зависимости: Е_д = Е/100 · Р_с = К_в · У/100 · Р_с м³/га, где

Р_{с -} распределение по декадам суммарного водопотребления (на испарение и транспирацию), % (из табл.1,2 и 3).

Таким образом, на основе данных таблиц 1, 2, 3 и 4 по своим вариантам и используя вышеуказанные формулы, необходимо произвести водобалансовые расчеты по форме таблицы 5. Данные по осадкам подекадно приведены за вегетационный период по пунктам метеостанции.

Зная приход и расход воды в активном слое почвы, находят ее избыток или недостаток по каждой декаде (табл.5).

Предельно допустимые запасы воды в активном слое почвы подекадно по месяцам за вегетационный период культуры определяют в активном слое почвы (табл.6).

Данные активного слоя по декадам даны в таблицах 1, 2 и 3. Данные в_нв и допустимые нижние пороги увлажнения активного слоя по каждому типу почв и по культурам приведены в заданиях в каждом варианте (в_ноп).