Мелиорация

Глава 1. Режим орошения с-х культур

1.1.Расчет режима орошения с-х культур

Режим орошения состоит из расчетов орошаемой и поливной норм, количества и сроков поведения поливов. Плановый режим орошения есть первый этап планирования поливов на севооборотах. При проведении поливов плановый режим корректируется в зависимости от погодных условий вегетационного периода. В результате коррекции получаем эксплуатационный режим орошения.

Порядок выполнения расчета

1. Определить величину оросительной и поливных норм для каждой культуры принятого севооборота.
2. Установить календарные сроки поливов, приурочивая их к фазам вегетации, продолжительность поливов по культурам и срокам поливного периода.
3. Определить величину оросительного гидромодуля для всех поливов каждой культуры принятого севооборота, составить ведомость и построить неукомплектованный график.
4. Составить ведомость для укомплектованного графика. Укомплектовать график оросительного гидромодуля для полива дождевальными машинами с одновременным поливом одной, двух или трех культур соответственно одной, двумя или тремя машинами. Построить укомплектованный график оросительного гидромодуля.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2. Определение оросительной нормы

Оросительная  норма (М_нетто) – количество воды, которая необходима для полива 1га площади, занятой определенной культурой за определенный период.

М_нетто = Е_в – 10×μ×Р –(W_нач – W_кон) , м³/га, где

Е_в – суммарное водопотребление культурой за период вегетации, м³/га;

10 – коэффициент перевода осадков из мм в м³ на 1га;

μ – коэффициент использования осадков почвой (на полях, занятых культурами сплошного сева, равен 0,6 – 0,7), для пропашных – 0,7 – 0,8);

Р – количество осадков, выпавших за вегетационный период культуры, мм;

W_нач – запас воды в расчетном (активном) слое почвы к началу вегетации культуры,  м³/га;

W_кон – запас воды в расчетном (активном) слое почвы в конце вегетационного периода,  м³/га;

Например:

М_нетто =

Суммарное водопотребление культурой рассчитывается по следующей формуле:

Е_в = К×У , м³/га, где

К – коэффициент суммарного водопотребления, т.е. затраты воды на ед. урожая, т/га;

У – величина планируемого урожая, т/га.

Например:

Е_в =

 
 

W_нач = 100×Н×d×γ_нач , м³/га

Н – глубина  расчетного слоя почвы, м;

d – объемная масса расчетного  слоя почвы, т/м³;

γ_нач – влажность почвы к началу вегетации культуры в процентах от массы сухой почвы.

Например:

W_нач =

 
 

W_кон = 100×Н×d×γ_кон , м³/га

γ_кон – влажность почвы в конце вегетации культуры в процентах от массы сухой почвы.

Например:

W_кон =

    Влажность  расчетного ( активного ) слоя почвы для начала вегетации культуры можно принимать условно на уровне 70-75% от γ_нв. Если на поле проводится влагозарядочный или предпосевной полив, то влажность почвы принимается равной γ_нв.

    В  конце вегетационного периода  культуры влажность расчетного (активного) слоя почвы можно принимать для полевых культур на уровне 60-65% от γ_нв, а для овощных – 65-70%.

    Глубина  расчетного ( активного ) слоя почвы (Н) для некоторых культур приводится в вариантах задания. Оросительные нормы нетто принимаются кратными 100. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3. Определение поливных норм

Поливная норма  – количество воды ( м³/га ), подаваемое культуре за один полив на 1га.

Сумма поливных норм для одной культуры за вегетативный период, составляющие оросительную норму  нетто М_нетто.

Поливная норма  ( m_нетто ) определяется по формуле:

m_нетто = 100×h_р×d×( γ_нв – γ₀ ), м³/га

где  h_р – глубина принятого для увлажнения активного слоя почвы в фазу вегетации культуры, м;

d – объемная масса принятого для увлажнения активного слоя почвы, т/м³;

γ_нв – наименьшая влагоемкость принятого для увлажнения активного слоя почвы в процентах от массы сухой почвы;

γ₀ – влажность активного слоя почвы перед поливом в процентах от массы сухой почвы.

Например:

m_нетто =

    Влажность  почвы под культурой в период вегетации необходимо поддерживать на определенном уровне.

    При  поливах дождеванием расчетный ( активный ) слой почвы должен увлажняться не выше γ₀ ( верхний предел оптимального увлажнения почвы ).

Нижний предел оптимальной влажности расчетного ( активного ) слоя почвы, в зависимости от культуры и характера почвы колеблется от 65 до 85% от γ_нв. Поливные нормы зависят и от принятого способа полива. При поливе дождеванием поливные нормы чаще всего принимают равными 300-500 м³/га.

    Поливные  нормы округляем кратными 50. Величины  поливных норм, рассчитанные для  всех фаз вегетации каждой  культуры, суммируются, и сумма  поливных норм культуры должна  составлять оросительную норму,  т.е.                                               ∑m = М_нетто.

   
 
 
 
 
 
 
 
 

1.4. Сроки и продолжительность поливов

Сроки поливов  устанавливаются разными методами:

1. по фазам вегетации растений;
2. по изменению величины почвенной влажности;
3. по дефициту водного баланса ( ГТК );
4. по биоклиматическому методу;
5. расчетным методом.

Сроки поливов  приурочиваться к определенным фазам  вегетации культуры. Продолжительность  полива для разных культур также  различаются. Она зависит от величины поливной нормы, условий погоды, от размера площади занимаемой культуры, водообеспеченности источника орошения, наличия трудовых ресурсов, техники и агротехники.

    Для  каждой культуры, входящей в севооборот  назначается количество поливов  и фазы вегетации растений, в  которых следует поливать и  устанавливать поливные периоды,  т.е. назначаются календарные  сроки начала и конца каждого  полива и его продолжительность  в сутках. При этом сроки поливов  устанавливаются с таким расчетом, чтобы затяжка полива не отразилась  отрицательно на росте и развитие  растений. Сокращение продолжительности полива желательно. Примерная продолжительность поливных периодов для некоторых культур может быть принята следующая:

- овощные культуры  – 3 – 5 суток;

- зерновые –  5 – 8 суток;

- травы –  5 – 10 суток. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.5. Определение величины оросительного гидромодуля

    При  проектировании режима орошения  рассчитывают не только оросительные  и поливные нормы, число и  сроки полива для каждой культуры  принятого севооборота, но и  величины оросительного гидромодуля  для всех поливов каждой культуры.

    Оросительный  гидромодуль (q) – удельный поливной расход, выраженный в л/с, который необходимо подать на 1 га площади севооборота.

    Оросительный  гидромодуль при работе в две  смены определяется по формуле:

q = α×m_нетто / 3,6×n×t , л/с*га

где  α – для площади, занимаемой культурой в севообороте. Для шести полей она равна 1/6 или 0,167;

m_нетто – поливная норма, м³/га;

n – число поливов в сутки ( при работе в две смены n = 16);

t – продолжительность поливного периода, сут.

Например:

q = 0,167×300 / 3,6×16×5 = 0,174

    Полученные  результаты величин оросительных  гидромодулей для всех поливов  каждой культуры севооборота сводятся в ведомость для составления и укомплектования графика гидромодуля, графа 12. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.6. Построение неукомплектованного графика оросительного

гидромодуля

    На  основании данных ведомости для составления и укомплектования графика гидромодуля, граф 7, 8, 9 и 12 строится неукомплектованный график гидромодуля. График гидромодуля строится следующим образом: на миллиметровой бумаге наносится оси координат; на горизонтальной оси (ординат), в масштабе в 1 см – 0,1 л/с*га, последовательно для всех поливов каждой культуры откладывается величина оросительного гидромодуля (q).

    Для  удобства построения и укомплектования  графика желательно в первую  очередь наносить все поливы  одной культуры, имеющей наибольшее  число поливов с большими поливными  периодами и более высокими  ординатами гидромодуля, затем  поочередно наносятся все поливы  каждой из последующих культур.

    Всем  культурам севооборота дается  условное обозначение. Поливы на графиках изображаются прямоугольниками.

    В  случаях, когда сроки поливов  для отдельных культур частично  или полностью совпадают, величины  оросительных гидромодулей складываются, а ординаты ( высоты прямоугольников ), в дни совпадения поливов, суммируются графически, т.е. прямоугольники частично или полностью надстраиваются один над другим. При неполном совпадении сроков поливов график гидромодуля приобретает ступенчатую форму, т.к. величины оросительных гидромодулей суммируются в дни совпадения поливов.

    Ширина  построенного прямоугольника представляет  собой продолжительность полива  в сутках t, а высота – величина  оросительного гидромодуля q. Площадь  прямоугольника ( W = q×t ) – объем воды за один полив, подаваемый на поле.

   

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.7. Укомплектование графика оросительного гидромодуля

    Построенный  неукомплектованный график оросительного  гидромодуля характеризуется большими  колебаниями ординат гидромодуля  и частыми перерывами в поливах.  Проводить поливы по такому  графику не экономично, т.к. в  один поливной период потребность  в воде очень большая, а в  другой – совсем маленькая.  Частые перерывы в поливах  неудобны с т.з. организации труда, эксплуатации дождевальных машин, насосных станций, каналов и трубопроводов.

    Учитывая  указанные недостатки, график оросительного  гидромодуля укомплектовывают в  доступных пределах с таким  расчетом, чтобы подача воды в  оросительную сеть была более  равномерной.

    При  укомплектовании графика частично  сокращают или удлиняют поливные  периоды и передвигают сроки полива культур так, чтобы на графике уничтожались пики и заполнялись провалы.

При этом соблюдаются  следующие условия:

1. Объем воды за один полив W = q×t, рассчитанный для полива данной культуры, не изменяется, т.е. площади прямоугольников должны оставаться неизменными.
2. Полив нельзя начинать позже намеченного срока, а начать его можно не раньше, чем за два-три позже намеченного срока. Для люцерны и многолетних трав изменение срока полива допускается до 4-5 суток.
3. Интервал между средними датами двух соседних поливов одной и той культуры ( Т – межполивной период ) может изменяться не более, чем на трое суток.

    Уменьшая  или увеличивая поливные периоды  для отдельных культур, нужно  стремиться получить сглаженный  или укомплектованный график оросительного гидромодуля.

    Укомплектование  графика для полива дождевальными  машинами начинают с определения  средней величины оросительного  гидромодуля для всех поливов  принятого севооборота.

    Средняя  величина оросительного гидромодуля  для всех поливов при работе  по сменам (q_ср) определяется по формуле:

q_ср = ( α₁× M_1нетто +  α₂ × M_2нетто + …….. + α_n × M_nнетто ) / 3,6×n×( ∑t + 3), л/с*га

где  α₁, α₂,  α_n – доля площади, занимаемой культурой в севообороте;

M_1нетто; M_2нетто – оросительные нормы культур, составляющих севооборот, м³/га;

∑t – суммарная продолжительность поливных периодов, сут.;

n – число часов полива за сутки.

Например:

q_ср = ( 0,167×4900+0,167×4900+0,167×4000+0,167×3500+0,167×3800+

+0,167×4200)  / 3,6×16×(141) = 4225,1 / 8121,6 = 0,52 л/с*га

    Расчетный  расход воды (Q_нетто), которую надо подавать на всю площадь орошаемого севооборотного участка (F_нетто), определяется по формуле:

Q_нетто = q_ср×F_нетто, л/с

Например:

Q_нетто =0,52

= 81,22 л/с

    Количество  дождевальных машин или агрегатов  (N), которые должны обеспечить подачу расчетного расхода воды Q_нетто на поля орошаемого севооборота, определяется по формуле:

N = q_ср×F_нетто / Q_м×K_см , шт

где q_ср – средняя величина гидромодуля, рассчитанная по формуле;

 F_нетто – площадь нетто орошаемого севооборотного участка, га;

Q_м – расход воды одной машиной, л/с;

K_см – коэффициент использования рабочего времени смены ( для дождевальных машин типа ДДН-70, ДДН-100 K_см принимается равным 0,70; для дождевальных машин «Фрегат», «Днепр» - 0,82; для дождевальной машины «Волжанка» - 0,75).

Например:

N = 0,52×156,2 / 39×0,82 = 2,54 ~ 2, шт

    Полученное  число машин округляется до  большего числа.

    Расчетная  ордината (q_ср) для укомплектования графика при поливе дождевальной машиной или агрегатом определяется по формуле:

q_p = (N×Q_м×K_см) / F_нетто , л/с*га

Например:

q_p = (2×131,98) / 156,2 = 0,409л/с*га

    Установив  расчетную ординату q_ср , приступают к укомплектованию графика оросительного гидромодуля по этой ординате.

    При  укомплектовании графика необходимо, чтобы количество воды, потребное  для полива, не изменялось:

q×t = q_ук×t_ук ,

где q – величина гидромодуля для полива культуры по неукомплектованному графику, л/с*га;

t – продолжительность  этого полива в неукомплектованном  графике, сут.;

q_ук – ордината гидромодуля для полива одной культуры в неукомплектованном графике, л/с*га;

t_ук – продолжительность полива культуры в укомплектованном графике, сут.

    При  поливе дождевальной машиной  или агрегатом одного поля  продолжительность полива одной  культуры (t_ук) в укомплектованном графике при работе по сменам определяется по формуле:

t_ук = (m×f) / 3,6×n×Q_м×K_см , сут

где m – поливная норма нетто культуры, м³/га;

f – площадь  поля, занятая культурой, га;

n – число часов полива в сутки.

Например:

t_ук = 300×25,7 / 3,6×16×31,98 = 4.2 сут

    Если  при расчете продолжительность  полива в сутках получается  дробная, то число суток следует  округлять в большую сторону  с точностью до 0,5 суток.

    Ордината  гидромодуля для каждого полива  культуры в укомплектованном  графике (q_ук) определяется по формуле:

q_ук = (q×t) / t_ук , л/с*га

Например:

q_ук = 0,174×5 / 4.2 = 0,207 л/с*га

    Определив  величины ординат каждого полива  для всех культур севооборота  (q_ук), затем сравнивают их с величиной (q_р). Величина ординаты q_ук для любого полива должна быть равна q_р или меньше ее. Если для некоторых поливов окажется, что q_ук будет больше q_р, то в этом случае следует увеличить продолжительность полива (t_ук) в укомплектованном графике на 0,1 – 0,5 сут. и повторить расчет.

    Если  на орошаемом участке проектируется  одновременный двух или трех  полей севооборота соответственно  двумя или тремя дождевальными  машинами или агрегатами, то в  этом случае при укомплектовании  графика оросительного гидромодуля  ординаты культур в дни одновременных  поливов суммируются графически, т.е. прямоугольники полностью  надстраиваются в два или три  яруса один над другим.

    При  комплектации поливов допускаем  полив поля ( культуры) только одной машиной и одновременный полив двух-трех культур соответственно двумя-тремя машинами.

    При укомплектовании графика следует уменьшить разрывы между поливами и ликвидировать одновременный полив нескольких культур, необходимо передвинуть в доступных пределах сроки полива культур так, чтобы на укомплектованном графике уничтожить пики ординат гидромодуля и заполнить провалы.

    Рассчитанные  для всех поливов каждой культуры  орошаемого севооборота значения  t_ук и q_ук заносят в ведомость для составления и укомплектования графика гидромодуля, в графы 16 и 19. На основании данных граф 14-19 производится укомплектование графика оросительного гидромодуля на одновременный полив двух культур двумя машинами.

    Принятые  уточненные сроки полива и  межполивного периода определяются  по построенному укомплектованному  графику оросительного гидромодуля и заносятся в ведомость для составления и укомплектования графика гидромодуля, графы 14, 15 и 18.

    При  работе дождевальных машин в  две смены график оросительного  гидромодуля укомплектовывается  на одновременную работу определенного  количества машин.               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Орошаемый севооборотный  участок

    Оросительная система (ОС) – комплекс сооружений и устройств для забора воды из водоисточника, транспортирования, ее распределения и полива полей севооборота.

2.1. Основные элементы оросительной системы

    Водоисточник должен обеспечивать оросительную систему водой приемлемого качества и в требуемом количестве. Водозаборное сооружение служит для регулирования забора воды в оросительную систему.

    Оросительная  сеть (ос) располагается в плане, увязывая с рельефом местности севооборотными участками, полями севооборота, почвенно-мелиоративными условиями и инженерными коммуникациями. Площади полей севооборота должны быть равновелики. Размеры полей увязывают с техническими характеристиками дождевальных машин и агрегатов.

    Дорожная  сеть на оросительной сети  должна связывать поля севооборотного  участка и обеспечивать проезд  обслуживающему персоналу к дождевальной  технике.

    Лесные  полосы снижают скорость ветра,  улучшают микроклимат, гидрологический  и солевой режимы, предотвращают  биологическим дренажом подтопление  и вторичное засоление. Защищают  ГТС от заиления, увеличивают  относительную влажность воздуха,  уменьшают испарение от водной  поверхности. Это позволяет сократить  поливные нормы до 30%, повысить урожайность с-х культуры от 10 до 40%.

    По  границам орошаемого севооборотного  участка проектируют широкорядные  лесные полосы. Внутри участка  – узкорядные, у водоисточника – водоохранные. Располагать на плане орошаемый участок и поля необходимо как можно ближе к водоисточнику.

    Поля  располагаются на плане так, чтобы между ними и границами орошаемого участка оставалась полоса отчуждения, на которой проектируются дороги , трубопроводы и лесные полосы.

    При  поливе дождеванием поливные  трубопроводы следует располагать  следующем образом:

1. Поливные трубопроводы располагают прямолинейно и параллельно друг к другу и к границам севооборота;
2. Расстояние между поливными трубопроводами должно равняться ширине захвата дождевальной машины или диаметром разбрызгивания воды машиной с учетом перекрытия площади дождевания;
3. Расстояние между границей поля севооборота и поливным трубопроводом принимается равным половине ширины захвата дождевальной машины или радиуса разбрызгивания воды машиной;
4. Общее число поливных трубопроводов на поле должно быть кратно количеству одновременных работ машин и агрегатов.

    План  орошаемого участка строится  на миллиметровке в виде условных  знаков в установленной последовательности  в масштабе 1: 5000. Поля на плане  следует размещать так, чтобы  между всеми границами этих  полей и границами орошаемого  участка оставались полосы отчуждения  шириной 25м (5мм), на каждый проектируются  каналы, дороги, напорные трубопроводы  и лесные полосы.

    При  проектировании оросительной сети  размещают насосную станцию (НС) на расстоянии 100 м от орошаемого  участка на берегу реки. От  насосной станции до границы  участка проектируют магистральный  трубопровод. Далее намечают распределительный  трубопровод в полосе отчуждения  и поливной трубопровод.

    На  поливных трубопроводах намечают  командную точку оросительную  систему (КТОС).

    КТОС  – есть самая удаленная точка  поливного трубопровода от насосной  станции и наиболее высоко  расположенная по отношению к ней.

    После  нанесения на план трубопроводов  в полосе отчуждения проектируются  полевые и эксплуатационные дороги, а также полезащитные лесные  полосы, согласно рекомендуемым  схемам. Эксплуатационная дорога  отличается от полевой тем, что она проходит вдоль оросительного трубопровода.

    Поля  нумеруются справа налево, сверху  вниз. Под номерами полей обозначается  площадь поля, также нумеруются  поливные трубы. На плане оросительного  участка следует показать условно  дождевальную машину и направление  ее дождевания при поливе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Оросительная сеть

    Оросительная  сеть проектируется трех типов:

1. открытую – в земляном русле или лотковую, в лотках различного очертания;
2. трубчатую закрытую сеть;
3. комбинированную сеть (сочетание открытой и закрытой сети).

    Тип  оросительной сети зависит в  основном от почвенно-климатических  условий. В ЦЧР в основном  применяется трубчатая закрытая  сеть. Оросительная сеть располагается  в плане, увязывая ее с рельефом  местности, севооборотными участками,  полями севооборота, почвенно-мелиоративными  условиями и инженерными коммунмкациями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3 Технологическая схема полива дождевальной машины ДМУ-А253-88

 

     2.4 Сооружения и арматура на оросительной системе