Мелиорация земель. 2

Введение

 

 

Мелиорация земель осуществляется во всех зонах России в соответствии с природными условиями, характером земель и требованиями возделываемых сельскохозяйственных культур.

Цель мелиорации: повышение плодородия почвы путем регулирования ее водного режима, как одного из важнейших факторов жизни растений.

В курсовом проекте будет запроектировано  оросительная система для 8-польного зерно-кормового севооборота, расположенного в одном из хозяйств в самарской области.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 1. Анализ природных условия объекта орошения

 

Климат по среднему Заволжью –  резко континентальный. Для этого  района характерны: недостаток атмосферных осадков, резкие температурные контрасты, быстрые переходы от суровой зимы к жаркому лету ,сухость воздуха.

Среднемесячная температура июля  +21,4° C, среднемесячная температура февраля -13,4° C; средняя температура за год +4,1° C.

Осадки за вегетационный период 221,8 мм.

Самый влажный месяц ноябрь 88 %; самый сухой месяц – июнь 51%.

Испарения за год составляет 767 мм, испарение за вегетационный период 812 мм.

Скорость ветра 4,5 м/с.

 

Почвы

Основной почвенной разностью  на территории орошаемого участка является обыкновенные террасовые черноземы, тяжело- и средне-суглинистые. Почва имеет сравнительно хорошую комковатую структуру, поэтому обладает хорошей водопроницаемостью, а следствие тяжелого механического состава и хорошей водоудерживающей способностью.

Содержание гумуса в почве орошаемого участка колеблется от 5 до 6% при  довольного большой мощности окрашенного слоя.

Грунтовые воды залегают на глубине 11 м и более, содержат соли в ничтожных  количествах.

 

Рельеф

Склон.

Уклоны поверхности земли:

 

Определим коэффициент увлажнения

По коэффициенту увлажнения определяем к какой зоне относится данная область: 0,33…0,7 – зона неустойчивого увлажнения, субаридная.

Проанализировав природные условия  денного района можно сделать  выводы:

    1. ввиду неравномерности выпадения атмосферных осадков за вегетационный период и периодической засушливостью климата, для получения гарантированных урожаев с/х культур необходимо орошение;
    2. при часто повторяющихся засухах способ полива должен быть мобильным и высокопроизводительным. Этим требованиям в большей степени отвечает дождевание;
    3. на участках со сложным рельефом и значительными уклонами наиболее целесообразным является применения дождевание;
    4. овощи и кормовые культуры, входящие в состав севооборота требуют частых поливов малыми нормами. Такой режим орошения легче обеспечить дождеванием.

 

 

Раздел 2. Расчет дозы химического мелиоранта.

Расчет промывной нормы

 

2.1.Расчет дозы  химического мелиоранта.

Почва данного района является слабосолонцеватыми. К солонцам относятся  почвы, содержащие в гумусовом горизонте такое количество обменного натрия, которое обусловливает развитие в почву комплекса неблагоприятных свойств: щелочную реакцию, высокую дисперсность минеральной части, связность набухания при увлажнении, сильное уплотнение и твердость при иссушении.

Согласно приложению 3, почва содержит в составе ППК натрий.

Основной задачей борьбы солонцами и солонцовыми почвами  является удаление с ППК поглощенного натрия. При этом нейтрализуется щелочность, улучшаются химические и физические свойства почвы и как следствие условия для развития растений. В качестве химического мелиоранта используем гипс (CaSO4). Он измельчается и вносится в виде порошка в почву, затем для равномерного распределения гипса по площади и глубине запахивается на глубину 50-60 м. В результате этого в почве происходит следующая химическая реакция:

 

Для удаления продукта ионно-обменной реакции сернокислого натрия проводит капитальную промывку.

Промывка является сложным  физико-химическим процессом, при котором  происходит вынос растворимых солей из активного слоя почвы.

Определим содержание натрия в составе ППК:

где Na – содержание поглощенного натрия в ППК, мг экв/100 г почвы;

E – емкость поглощения мг экв/100 г почвы.

 

Горизонт А:

 

Горизонт В:

 

Сравним полученные значения с допустимым значением, равным 7 %.

Следовательно, почва горизонта  А нуждается в химической мелиорации.

Необходимое количество гипса  для рассолонцевания зависит  от содержания Na, мощности солонцового горизонта и емкости обмена

где G – количество гипса, вносимого для рассолонцевания почвы;

Na – содержание натрия в ППК, Na=2,8 мг экв/100 г почвы.

h – мощность солонцового горизонта, h=45 см;

плотность солонцового горизонта,

 определяется по формуле:

 

 

2.2.Расчет промывной нормы.

Промывку проводят подачи воды в  таком объеме, который позволяет  переместить растворимые соли за пределы промываемого почвенного слоя, обычно это от 0,6-1,5 м. Промывки в зависимости от организационно-хозяйственных условий делятся на капитальные и эксплуатационные.

Капитальные промывки являются единовременными по рассолению почв на расчетную глубину.

Эксплуатационная промывка – это периодическое мелиоративное мероприятие, служащее для поддержания вводно-солевого режима земель.

Определим норму капитальной  промывки по формуле Аверьянова-Голованова:

 

Где h – слой промываемого грунта, принимаем h= A+В=1м;

 – коэффициент гидродинамической дисперсии, принимаем

– активная пористость в долях  от единицы,

где – пористость,

ММВ – максимальная молекулярная влагоемкость.

 

Горизонт А:

 

Горизонт В:

 

Определим средневзвешенную активную пористость:

А – коэффициент, учитывающий степень  опреснения, А=0,1,

Тогда

 

Определим норму капитальной промывки с учетом испарения:

 

Промывки целесообразно проводить  в октябре, ноябре и марте, когда  величина испарения минимальна

 

 

Раздел 3. Расчет режима орошения с/х культур и  водообмена с грунтовыми водами.

 

На участке орошения проектируется 8-польный зерно-кормовой севооборот со следующим составом культур:

  1. яровая пшеница – 3 поля;
  2. картофель – 1 поле;
  3. кукуруза – 2 поля;
  4. люцерна (сено) – 2 поля.

 

В курсовом проекте расчет режима орошения проводим для года 75%-обеспеченности осадками (среднесухой год).

Расчетным годом является 1969 г., м/с город Самара.

Расчетной культурой, для которой  будет проведен компьютерный расчет является кукуруза.

Для расчета режима орошения и динамик  водообмена с грунтовыми водами используется математическая модель нестационарного влагопереноса, разработанная А.И. Головановым. Модель рассматривает одномерное вертикальное движение влаги и составляет баланс слоя влаги за определенное время.

Режим орошения – это совокупность норм сроков и числа полей.

Режим орошения культур, входящих в  состав севооборота сведем в таблицу №1.

 

Таблица №1. Режим орошения с\х культур 8-польного зернокормового севооборота  для года 75%-обоспеченности осадками (Самарская область)

 

Название с/х культуры

Число полей

Номер полива

Средний день полива

Поливная норма 

Оросительная норма М,

1

2

3

4

5

6

 

Яровая пшеница

 

 

3

0

22.09

500

 

1750

1250

1

6.06

450

2

25.06

400

3

8.07

400

 

 

Картофель

 

 

 

1

1

14.06

500

 

 

 

1950

2

14.07

500

3

21.07

500

4

6.08

450

5

-

-

 

 

 

 

Люцерна

 

 

 

 

 

 

2

0

10.10

1000

 

 

 

3200

2200

1

10.05

500

2

16.06

500

3

14.07

400

4

3.08

400

5

22.08

400

6

-

-

 

 

 

Кукуруза

 

 

 

 

 

2

1

10.05

630

 

 

 

3360

2

23.05

560

3

6.06

560

4

21.06

530

5

7.07

560

6

21.07

520


 

 

 

где – влагозарядковая поливная норма;

m – вневегетационный полив.

 

6 поливов

G=-136мм

 

Определим средневзвешенные значения оросительных норм:

 

где - суммарные оросительные нормы каждой культуры, входящей в состав севооборота;

- доля культуры в севообороте в долях от единицы.

Определим средневзвешенную суммарную  оросительную норму для севооборота:

 

 

 

Раздел 4. Расчет динамики УГВ и времени их подъема

до критической глубины

 

На участке орошения первоначальная глубина грунтовых вод составляет: =11 м.

В результате орошения изменяется баланс грунтовых вод. Они могут подниматься, критическая глубина грунтовых вод в районах Поволжья составляет: =2 м.

Для определения необходимости  строительства дренажа нужен прогноз подъема грунтовых вод.

Схема элементов водного баланса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ос – осадки;

Ор – оросительная норма;

Ф – фильтрация;

Е – испарение;

– приток и отток поверхностных  вод;

– приток и отток подземных вод;

– глубина грунтовых вод;

– мощность водоносного пласта;

– водообмен между почвенными и грунтовыми водами;

– водообмен между грунтовыми и подземным водами.

- уклоны поверхности грунтовых  вод в начале и конце потока.

Определим изменение баланса грунтовых  вод в пределах орошаемого участка  за год:

– разница подземного оттока и  притока по водоносному пласту по данным гидрологических изысканий и расчетов для данного участка, находящегося в самарской области Поволжья, принимаем равный 600 м/га.

=600 м/га.

Водообмен почвенных вод с грунтовыми определяется по формуле:

где g – вегетационное севооборота определяется по формуле:

где , полученное в результате расчета на компьютере.

 

В условиях курсового проекта  водообмен грунтовых и подземных вод отсутствует, так как водоносный пласт подстилается водоупором: р=0.

Ф – потеря воды на фильтрацию из оросительной системы

где Ор – количество воды, идущей на орошение

где КЗИ=0,98

- коэффициент полезного действия  закрытой оросительной сети

Так как  , то на орошаемом участке подъем грунтовых вод наблюдаться не будет.

 

 

 

Раздел 5. Обоснование способа и техники орошения.

 

Полив дождеванием заключается  в подаче воды на поверхность почвы  и растений в виде капель искусственного дождя, создаваемого специальными дождевальными устройствами. При выборе способа орошения и поливной техники необходимо учитывать климатические, почвенные, геоморфологические, гидрологические, биологические, хозяйственные и экономические факторы.

Самоходная многоопорная дождевальная машина «Фрегат».

Дождевальная машина «Фрегат» выполнена  в виде движущегося по кругу  многоопорного трубопровода, на котором размещены среднеструйные дождевальные аппарты.

Предназначена для полива с/х культур, лугов и пастбищ на участках с  продольным уклоном, равным 0,05. Высота водопроводящего трубопровода над поверхностью земли 2,2 м. Водопроводящий трубопровод опирается на самоходные опоры, имеющие двухколоесные тележки с гидроприводом, работающие от энергии поливной воды. Вода подается от гидрантов закрытой оросительной сети. Над гидрантом расположена неподвижная опора со стояком, вокруг которого вращается машина. Перевозят машину с поля на поле в осевом направлении трактором-буксировщиком.

Техническая характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор дождевальной машины

Выбор дождевальной машины проводится на основании анализа следующих  условий:

  1. климатических и топографических условий объекта:

а) рельеф местности: уклоны поверхности  земли на орошаемом участке должны быть не более допустимых уклонов  для заданной дождевальной машины на большей части территории.

На всем участке дождевальную машину «Фрегат» применять можно;

б) скорость ветра: среднеструйные дождевальные аппараты могут сравнительно хорошо поливать при скорости ветра не менее 8 м/с. В данном районе средняя скорость ветра в течение вегетационного периода составляет 7 м/с. В дни сильных ветров полив проводить не рекомендуется

2. соответствие средней интенсивности  дождя скорости впитывания воды  в почву

хорошее качество дождя  бывает тогда, когда средняя интенсивность  дождя, создаваемая дождевальным аппаратом меньше скорости впитывания дождя в почву:

где Рср- средняя интесивность дождя, создаваемая дождевальным аппаратом, мм/мин, м/ч;

Vt – скорость впитывания воды в почву, мм/мин, м/ч.

В противном случае почва не будет  успевать впитывать воду, на поверхности  земли будут образовываться лужи, что приведет к поверхностному стоку и водной эрозии.

Для того, чтобы сопоставить  эти две величины строится график кривой скорости впитывания воды в почву в зависимости от времени (продолжительности полива). Скорость впитывания воды в почву определяется по формуле Костякова:

 

– скорость впитывания воды в почву  в конце первого часа, =0,051 м/ч;

- время, час.

- эмпирический коэффициент, характеризующий  изменение скорости впитывания во времени и зависящей от механического состава почвы, принимаем

– коэффициент, учитывающий снижение скорости впитывания при дождевании,

.

Расчет  сводим в таблицу 2

t, час

0,1

0,5

1

3

5

7

9

м/час

0,14

0,06

0,043

0,025

0,019

0,016

0,014

мм/мин

2,33

1,0

0,72

0,42

0,32

0,27

0,23


 

По данным таблицы строим график скорости воды впитывания в почву.

Определим среднюю интенсивность  дождя, создаваемого дождевальным устройством:

 

где 60 – переводной коэффициент;

- расход, л/с,  =90л/с;

- площадь охвата дождем с одной позиции,

где в – ширина одной полосы увлажнения с одной позиции, в=40м (для дождевальной машины«Фрегат»);

= 454м.

 

Определим продолжительность  полива на одной позиции:

,

где - поливная норма, .

 

Вывод: так как точка 1 находится ниже кривой скорости впитывания, делаем вывод о том, что заданная дождевая машина может применяться для орошения заданного участка.

 

  1. заданная дождевая машина «Фрегат» не имеет ограничений по высоте водопроводящего трубопровода и может поливать высокостебельные культуры.

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 6. Размещение и организация севооборотного участка  согласование размеров дождевального  устройства

с размерами  полей.

 

6.1. Организация  территории орошаемого участка.

Организация орошаемого участка должна обеспечить экономически наивыгодное и технически совершенное размещение полей севооборота оросительной и водосборно-сбросной сети, дорог и лесополос. Севооборотный участок должен располагаться компактно и как можно ближе к источнику орошения. Место под участок выбирается с учетом допустимых уклонов для заданной дождевальной машины «Фрегат» и возможности запроектировать поля правильной конфигурации и компактно. Располагаться севооборотный участок должен не ближе 100 м от источника орошения.

 

Основные требования, предъявляемые к размерам и конфигурации полей 

севооборота:

  1. поля должны быть правильной прямоугольной формы;
  2. поля должны быть равными по площади (в крайних случаях допускаются отличия в 10%);
  3. соотношение сторон полей не должны превышать 3:1, сторона поля не должна быть меньше 500 м;
  4. размеры полей должны быть увязаны с параметрами дождевальной машины, необходимо обеспечить кратность размера полей и севооборотного участка в направлении расположения крыльев или консолей дождевальной машины длине захвата при поливе, а в направлении движения дождевальной машины кратность расстояния между гидрантами или позициями.

На основании выше изложенного  выбираем местопод севооборотный участок – подходит весь план.

Определим площадь брутто севооборота 

,

где =500га;

КЗИ=098 (при поливе дождеванием)

 

Тогда площадь поля:

.

 

 

Увязываем размеры полей с параметрами  дождевальной машины.

При поливе дождевальной машиной «Фрегат» конфигурация поля квадратная:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим сторону поля:

 

Тогда длина крыла дождевальной машины:

 

По длине крыла дождевальной машины «Фрегат» подбираем ее модификацию:

ДМУ – Б409 – 80:

число тележек – 14; длина крыла  – 408,8 м; расход - 80 л/сек; напор – 60 .

Уточним размеры полей:

,

Тогда

,

 

Определим среднеквадратическое отклонение:

 

Окончательно принимаем поля с  размерами 817 817.

 

 

 

 

Раздел 7. Проектирование оросительной сети в плане.

Оросительная сеть проектируется  таким образом, что она должна обеспечить подачу воды на поля в требуемом количестве и в заданные сроки в соответствии с режимом орошения с/х культур севооборота.

Вода к севообороту подается с помощью главного трубопровода. Внутри севооборота вода распределяется с помощью распределительных  трубопроводов и поливных трубопроводов, на которых расположенные в гидранты, подающие воду в дождевальные машины.

 

 

Требования, предъявляемые  к закрытой оросительной сети:

    1. главный трубопровод (ГТ) проектирует по кратчайшему расстоянию от насосной станции до полей севооборота.
    2. распределительный трубопровод (РТ) проектируется по границам полей и имеет наименьшую возможную протяженность;
    3. поливные трубопроводы (ПТ) проходят по полям севооборота и их длина не должна превышать 2 – 2,5 км.

 

Преимущества закрытой оросительной сети:

  1. отсутствие потерь на фильтрацию и испарение, высокий КПД;
  2. отсутствие помех для механизации с/х работ;
  3. возможность применения при сложном рельефе;
  4. хорошие условия для автоматического полива.

Недостатки:

  1. высокие капиталовложения;
  2. потребность в трубах и электроэнергии.

Раздел 8. Определение числа дождевальных машин.

Определение расчетных  расходов сети

 

8.1. определение  производительности дождевальной  машины. Определение числа дождевальных машин

Производительность дождевальной машины оценивается площадью полива за единицу времени. За единицу времени принимаем смену, сутки и сезон.

  1. Определим сменную производительность дождевальной машины:

,

 

где – расход заданной дождевальной машины, =80 л/с;

– время работы машины за смену, = 8 ч;

- коэффициент использования  рабочего времени машины на  полив за одну смену, =0,92;

– коэффициент, учитывающий испарение воды из дождя, = 1,15;

m – поливная норма,

 

2. Определим суточную производительность дождевальной машины:

,

где ,

- коэффициент испарения рабочего  дождевальной машины за сутки, 

=0,83.

 

  1. Определим сезонную производительность дождевальной машины:

а) для заданного поливного режима:

 

 

,

 

где – оросительный (поливой) период за сезон, = 100 суток;

- коэффициент испарения рабочего  времени дождевальной машины на полив за сезон, =0,8;

с – коэффициент, учитывающий долю часов работы дождевальной машины на поливе в течении суток:

;

 

      б) сезонная производительность  за напряженный период:

 га ,

где – напряженный период полива, = 15 суток.

 

Для дальнейшего расчета принимаем меньшее из двух значений, равное 144,29га

 

 

4. Определим число дождевальных машин необходимых для полива заданного севооборота.

 

 

 

8.2. Построение  графика водоподачи.

Продолжительность полива одного поля (поливной период культуры) должна быть не более агрономически допустимой, согласована с расходом дождевальной машины , поливными нормами и числом дождевальных машин, работающих на одном поле:

где -площадь нетто одного поля,

;

-поливная норма;

=1,15;

=80л/с;

с=1;

– число машин, поливающих одно поле, =1;

– агрономически допустимый для данной культуры поливной период, для культур севооборота =10 сут.

Если , то принимаем число дождевальных машин работающих на одном поле равном 2.

Расчет по формуле сводим в таблицу 3.

Мелиорация земель. 2 📙 Курсовая → 🆔 123687

Мелиорация земель. 2 📙 Курсовая → 🆔 123687