Мелиорация земель. 3

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

      ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………4

      1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ДОЖДЕВАНИЯ                                                                                                                                               1.1 Сущность дождевания…………………………………………………………...6

1.2 Преимущества и недостатки  дождевания ………………………….………….6                             1.3 Импульсное дождевание …………….………………………………………….8                                                               1.4 Мелкодисперсионное дождевание (аэрозольное увлажнение)…………….....9                           1.5 Система дождевания.……………………………………………………………9                                                                                                        

     2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ                                                  

2.1 Местонахождение проектируемого  участка………………………………….11                                                     2.2 Природно-климатическая характеристика  участка…………………………..11                                          2.3 Почвенная характеристика участка…………………………………………. .13                                                                                      

3. РАСЧЕТ  РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ   

    КУЛЬТУР  В СЕВООБОРОТЕ                                                                                      

3.1 Расчет оросительной нормы…………………………………………………...14                                                                     

3.2 Расчет нормы поливов и  их количества………………………………………21                                                               3.3 Сроки и продолжительность  поливов………………………………………...23

3.4 График поливов культур в  севообороте ……………………………………...25                                                               

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….29              

     БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………….30

     Приложение А. Графический  материал……………………………………….31

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

     Целью курсового проектирования  при изучении дисциплины «Мелиорация  земель» является ознакомление  с литературой и методикой  разработки режима орошения при  поливе дождеванием в условиях  четырехпольного севооборота.

     Важнейшим звеном агропромышленного  комплекса является мелиорация земель, призванная обеспечить устойчивость и динамичность развития сельскохозяйственного производства, снизить его зависимость от влияния стихийно изменяющихся погодных условий.

     Мелиорация (от латинского слова  ‹‹мелиорацио›› – улучшение)  – это система организационно-хозяйственных, технических, агротехнических и других мероприятий, направленных на коренное улучшение земель. Она повышает плодородие почвы, улучшает ее водный, воздушный, тепловой и солевой режимы, регулирует микроклимат в приземном слое атмосферы, создает благоприятные условия для роста, развития растений и получения высоких урожаев, а также для лучшего использования сельскохозяйственных машин и механизмов.   

     От обычных агротехнических приемов  (вспашка, боронование и т.п.), которые  проводят ежегодно, мелиорация отличается прежде всего длительным и коренным воздействием на почву; основные мелиоративные мероприятия функционируют десятки лет.

      Различают следующие виды мелиораций: сельскохозяйственные (обеспечивают  повышение продуктивности сельскохозяйственных  угодий и  их расширение  за счет освоения болот, заболоченных  земель, сухих степей и пустынь), лесные (улучшение условий для  роста деревьев и использования  лесов), санитарные (борьба с малярией, оздоровление территорий), зоомелиорация и др. Основой же всех видов мелиораций является гидротехническая, или гидромелиорация. Она направлена на регулирование водного режима почв с помощью орошения, обводнения и осушения. Поэтому различают осушительную, оросительную и обводнительную мелиорации.  

     Для подготовки земли к сельскохозяйственному  использованию применяют культуртехнические мероприятия, которые включают очистку земель от кустарника, выравнивание поверхности земли. Культуртехнические мероприятия, как правило, сопутствуют осушительной мелиорации, но могут проводиться и на землях нормального увлажнения. Осушение в сочетании с культуртехникой является основным средством мелкоконтурности угодий и создания крупных полей, удобных для механизации сельскохозяйственных 

работ.

      Вслед за осушением и культуртехникой проводят комплекс работ по окультуриванию почвы, включающий известкование кислых почв, улучшение их водно–физических свойств, внесение удобрений, вспашку и разделку пласта.

     При орошении во избежании засоления почв устраивают дренаж, вносят в них для нейтрализации вредных солей специальные химические вещества –химмелиоранты (гипс, железный купорос и др.), проводят промывку водой, применяют электромелиорацию. Известкование, гипсование почв, промывку с использованием химмелиорантов называют химическими мелиорациями. 

     При орошении и осушении земель  в целях уменьшения отрицательного  проявления волной и ветровой  эрозии (смыв почвы водой и  снос ее ветром) проводят посадку  лесных полос по границам полей  и вдоль каналов для гашения  скорости ветра, устраивают пруды  для задержания стекающих вод,  укрепляют русла рек и каналов.  Все эти мероприятия входят  в состав агролесомелиорации. 

     В состав сельскохозяйственных  мелиорации входят также строительство  внутрихозяйственных и полевых  дорог, необходимых для интенсивного  использования мелиорированных  земель, сооружение водохранилищ  для регулирования речного стока. 

     Для предотвращения неблагоприятных  воздействий мелиорации на природу  применяют природоохранные мероприятия  (водопои и переходы через каналы  для диких животных,  сохранение  отдельных лесных массивов и  деревьев и т.п.).

     Отсюда становится ясным, что  сельскохозяйственные мелиорации  комплексные. При проведении мелиораций  следует учитывать интересы многих  отраслей экономики: сельского,  лесного и рыбного хозяйств, речного  флота и энергетики, коммунального  хозяйства, здравоохранения и  т.д. 

 

     1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОЖДЕВАНИЯ

1.1 Сущность  дождевания

     В зависимости от характера  введения воды в почву разделяют  пять способов орошения: поверхностное,  дождевание, внутрипочвенное, капельное,  аэрозольное. 

     Дождевание – способ полива, при  котором оросительная вода под  напором выбрасывается дождевальным  аппаратом в воздух, дробится  на капли и падает на растения  и почву в виде дождя. Орошение  сельскохозяйственных культур проводят  различными дождевальными установками,  агрегатами и машинами. 

     Дождевальные установки – устройства, состоящие из легких разборных  переносных трубопроводов и дождевальных  насадок. Например, дождевальные  установки «Радуга», «Сигма». 

     Дождевальными машинами называют  дождевальные установки, снабженные  средствами механизированного передвижения. Например, дождевальные установки  «Фрегат», «Волжанка». 

     Дождевальные агрегаты – это  дождевальные машины, снабженные  насосно-силовым оборудованием для  забора воды из каналов (трубопровода), создания нужного напора и  подачи ее в дождевальные насадки  (аппараты).

 

1.2 Преимущества и недостатки  дождевания

     Дождевание – наиболее совершенный  и перспективный способ полива. Оно имеет следующие преимущества по сравнению с поверхностным орошением: полная механизация работ; поливная норма регулируется более точно и в широких пределах (от 30…50 до 300…800 м³/га и более), что позволяет создать вводно-воздушный режим почвы, близкий к оптимальному, и регулировать глубину промачивания почвы; можно поливать участки с большими уклонами и со сложным микрорельефом. 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; улучшаются микроклимат и развитие корневой системы, активизируются процессы ассимиляции, повышаются плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур. Запланированный урожай можно получить при меньших затратах воды, чем при поверхностном орошении; можно одновременно с орошением вносить в почву удобрения.  

     В предгорных районах для дождевания  возможно использование естественного  напора. Дождевание наиболее широко  применяют на безуклонных и малоуклонных участках с почвами средней и высокой водопроницаемости для полива овощных, технических, зерновых культур, садов, питомников, в зоне недостаточного увлажнения, где орошение только дополняет естественные осадки в засушливые годы. Орошение дождеванием незаменимо на участках со сложным рельефом, с близким залеганием грунтовых вод, со слабозасоленными и просадочными почвогрунтами. 

     Недостатки дождевания: высокие  затраты металла на изготовление  дождевальных машин, труб и  аппаратуры; ненадежная работа техники;  большая энергоемкость процесса  дождевания; неравномерность полива  при ветре; невозможность глубокого  промачивания тяжелых почв при  высокой интенсивности дождя  без образования луж и поверхностного  стока; нецелесообразность использования  на тяжелых почвах в условиях  сухого и жаркого климата. В  отдельных случаях полив дождеванием  может приводить к разрушению  почв (при обильном поливе и  при нарезке борозд со значительным  продольным уклоном).

1.3 Импульсное дождевание

 

     Синхронное импульсное дождевание  – одно из новых, прогрессивных  технологических направлений в  дождевании для получения максимального  рассредоточения поливного тока. Отличительная особенность этого  способа –подача воды на орошаемый участок в полном соответствии с водопотреблением сельскохозяйственных культур на протяжении всего периода вегетации. Это достигается за счет максимального рассредоточения поливного тока по системе и значительного радиуса действия дождевателей    (30 м и более) при небольших подводимых расходах (до 0.1 м/с).

    Импульсные аппараты работают одновременно на всей площади в режиме непрерывночередующихся пауз накопления в гидропневмоаккумуляторах и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха. Для обеспечения подачи воды, равной водопотреблению сельскохозяйственных растений, продолжительность пауз накоплений может быть в 50…200 раз больше периодов выплеска воды. Средняя интенсивность дождя при этом составляет 0.01…0.01 мм/мин.

    Синхронное импульсное дождевание имеет ряд преимуществ, обеспечивающих значительный агрофизиологический и организационно-хозяйственный эффекты, заключающиеся в обеспечении длительного направленного воздействия искусственного дождя на условия роста и развития растения и внешнюю среду; создания почти полностью контролируемых условий роста растений, исключающих отрицательное воздействие погодных факторов на их рост и развитие; поддержании влажности активного слоя почвы и приземного воздуха на оптимальном уровне без резких колебаний, свойственных обычным периодическим поливам; снижение капитальных затрат на строительство сети; исключении водооборота, что упрощает водопользование на системе, снижает затраты труда.

     Оросительная сеть при импульсном дождевании состоит из насосной станции, распределительных труб и поливных импульсных дождевателей, средств управления и при необходимости подкормщика.

 

1.4 Мелкодисперсионное дождевание (аэрозольное увлажнение)

 

     Данный способ орошения применяется для эффективного регулирования микроклимата приземного слоя воздуха. Сущность этого способа заключается в периодическом смачивании листовой поверхности растений мелкодисперсированной водой, которая не скатывается с листа на почву, а испаряется, охлаждая при этом и лист, и воздух. Это делают, когда температура воздуха превышает физиологически оптимальную для развития растений. Поливы этим способом можно осуществлять всеми опрыскивателями для борьбы с вредителями и болезнями растений. Стационарные системы мелкодисперсионного дождевания состоят из наносной станции, cети трубопроводов и мачт, на которые монтируют шланги с распыляющими форсунками.

     Мелкодисперсионое орошение существенно увеличивает фотосинтез растений и их урожаи в жаркие годы при незначительных затратах оросительной воды.

 

1.5 Система дождевания

 

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

     В стационарных системах все элементы, кроме дождевальных аппаратов, занимают постоянное положение. Такие системы используют с парниках и теплицах, для орошения горных склонов, высокорентабельных сельскохозяйственных культур. 

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

     Полустационарные дождевальные системы имеют наибольшее распространение. На этих системах насосные станции и транспортирующие трубопроводы, как правило, стационарные, а дождевальные машины и установки, дождевальные трубопроводы – передвижные.

     В полустационарных системах  используют разборные среднеструйные  дождевальные установки, перемещаемые  вручную, дождевальные машины («Фрегат»), дальнеструйные машины; шлейфы челночного перемещения со стационарными насосными станциями.

     Дождевальные устройства (агрегаты, машины, установки) в зависимости от напора воды в насадках делят на короткоструйные с напором Н=12…25 м и радиусом действия 7…20 м, среднеструйные с напором 20…40 м и радиусом действия 16…35 м и дальнеструйные  с напором 40…100 м, с радиусом действия 35…100 метров.

     Дождевальные устройства изготавливают также в комплекте с насосной станцией, разборными трубопроводами и арматурой на них  и называют их ирригационными комплексами.

 

 

 

 

 

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ

2.1 Местоположение проектируемого  участка

 

          Краснокамский район расположен на северо-западе республики Башкортостан. На западе и северо-западе граничит с Удмуртской Республикой, на юго-западе с Республикой Татарстан. Образован в 1937 году. Площадь района составляет 1704 км². Районный центр — посёлок городского типа Николо-Березовка, находящийся в 250 км от Уфы.

Восточная часть территории района расположена  на Прибельской увалисто-волнистой равнине, переходящей на западе в Прикамскую низменную равнину. По территории района протекают реки Белая, Кама, Амзя, Березовка, Кельтей, Тыхтем, Быстрый Танып.

По северной окраине района проходит железная дорога Казань-Екатеринбург. Автомобильные  дороги Нефтекамск-Дюртюли-Чекмагуш-Буздяк и Николо-Березовка-Нефтекамск-Краснохолмский связывают район с автомагистралью Уфа-Бирск-Янаул.

Район промышленно-сельскохозяйственный. Сельское хозяйство района специализируется на молочно-мясном скотоводстве, свиноводстве, птицеводстве, овощеводстве, картофелеводстве, выращивании зерна. Площадь сельскохозяйственных угодий 85,4 тыс. га, в том числе пашни — 56,4 тыс. га, пастбищ — 18,2 тыс. га, сенокосов 10,8 тыс. га.

 

         

2.2 Природно-климатическая характеристика  участка 

 

Природные условия территории в целом благоприятны для жизнедеятельности человека и хозяйственного освоения.

Климат  резко континентальный, характеризуется  продолжительной и суровой зимой, коротким, сухим, иногда жарким летом. Сумма активных температур, продолжительность  вегетационного периода и выпадение 80% осадков летом создают неблагоприятные  условия для вызревания сельскохозяйственных культур, возделываемых в зоне.

В районе в разные годы  можно наблюдать  оттепели в январе, 15-20 градусов мороза в апреле, снег в мае (т.е. возврат  холодов весной), заморозки в августе, проливные с грозами дожди  и ненастье, появление мглы (помохи) и юго-восточных ветров - суховеев, а вместе с ними и сильной засухи в летний период.  Средняя годовая температура воздуха колеблется от 0,7 до 2,8 градусов.

Самым теплым месяцем является июль, а самым  холодным - январь или февраль. Годовые  амплитуды температуры (между средними января и июля) примерно равняются 35 градусам, но в иные годы достигают еще более значительной величины, так как бывает, что жара поднимается выше 30 градусов, а морозы доходят до – 50.

В отношении  температурного режима следует добавить еще то, что температура, достигая в середине июля своего максимума, сравнительно длительное время держится на значительной высоте, и в отдельные годы еще  в августе стоят довольно жаркие дни. Как правило, первое ощутительное понижение температуры происходит во второй половине августа, когда жара спадает, среднесуточная температура  спускается до 6-8 градусов, и постепенно устанавливается прохладная погода. По долголетним наблюдениям в  конце лета часто бывают заморозки, все открытые места покрываются  инеем; начинают желтеть и падать с деревьев листья. Первые морозы обычно наступают во второй половине октября, а уже в середине ноября средняя  температура воздуха достигает  –8^○–10^○, замерзают реки.

Продолжительность зимы в среднем пять месяцев. Снег начинает таять в конце марта, а в начале апреля наступает оттепель, температура поднимается выше 0 градусов, и во второй половине месяца уже  колеблется в пределах 1-3 градусов. После исчезновения снежного покрова  и вскрытия рек (между 15-25 апреля) температура  быстро повышается, достигая в первых числах мая 10 градусов, в июне 20 и  более градусов.

Снежный покров бывает довольно мощный, местами  толщина снежного покрова достигает  1,5 м. Снег, как фактор, создающий в течение зимы запас влаги, имеет очень большое значение для развития растений в  их начальной стадии произрастания. Прочное установление снежного покрова начинается со второй половины ноября, а его весенние таяние – в конце марта– в начале апреля. Наибольшее количество осадков (до 55% годовой суммы) выпадает летом и осенью.

Атмосферное давление в течение зимних месяцев  значительно выше, чем в летнее время. Преобладают южные и юго-западные ветры. Однако их направление очень  часто меняется под влиянием рельефа  местности. В районе Уральских гор  ветры, в большинстве случаев, направлены параллельно простиранию долин  и горных хребтов, т.е. с юга и  юго-запада на север и северо-восток.

Природные условия территории в целом благоприятны для жизнедеятельности человека и хозяйственного освоения.

 

 

2.3 Почвенная характеристика участка 

 

В долине Белой много озер, стариц и болот. Преобладают дерново-подзолистые, серые лесные и слабоподзолистые песчаные почвы. Леса из сосны, ели, березы, ольхи, черной осины занимают 21,6 тыс. га (12,7% территории района). Полезные ископаемые представлены месторождениями нефти, керамзитовых глин, кирпичных глин, песчано-гравийной смеси, агрономических руд. Широко распространены торфяники. Имеются источники сероводородных минеральных вод.

3. РАСЧЕТ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В  СЕВООБОРОТЕ

 

     Совокупность сроков, норм и количества поливов,  обеспечивающих    необходимый  для сельскохозяйственных культур  водный режим в почве, составляет  режим орошения. Устанавливают его  расчетным путем в соответствии с биологическими особенностями растений, климатическими, почвенными и гидрогеологическими условиями орошаемого участка, способом и техникой полива, технологией возделывания культур и т. д.

     При разработке режима  орошения требуется:

1) рассчитать оросительные нормы;

2) определить поливные нормы  и их количество;

3) установить сроки и продолжительность  поливов;

4) построить неукомплектованный  и укомплектованный графики поливов.

 

 

3.1  Расчет  оросительной нормы

 

    Оросительная норма (М_ор) или дефицит водного баланса – это

количество воды в м³ на 1 га, которое необходимо дать растениям при поливах за весь вегетационный период, т. е. разница между суммарным водопотреблением и естественными запасами влаги в почве.

     Водопотребление сельскохозяйственных  культур меняется в течение  вегетационного периода. Расход  почвенной влаги через транспирацию  и испарение с поверхности  почвы за вегетационный период  составляет суммарное водопотребление  (Е).

     Оросительную норму  можно определить из уравнения  водного баланса:

М_ор=Е-Р_ос-W_г-(W_п-W_у)+П,      (1)

где Е -  суммарное водопотребление, м³/га;

       Р_ос – сумма полезных осадков за вегетацию, м³/га;

       W_г - количество воды, используемое растениями за счет грунтовых вод, м³/га;

       W_п и W_у – запасы почвенной влаги в корнеобитаемом слое, соответственно во время посева и уборки урожая, м³/га;

        П – потери воды при поливах и на промывной режим, м³/га.

     Суммарное водопотребление  (м³/га) за период вегетации можно определить по следующей формуле:

Е = kу,       (2)

где k- коэффициент водопотребления, м³/га;

       у – планируемый  урожай, ц/га.

     Суммарное водопотребление  за вегетацию можно также определить  по биоклиматическому методу, разработанному  А.М. и С.М. Алпатьевыми.

     Для орошаемых районов  рекомендуют постоянные декадные  значения k, пользуясь которыми можно определить Е при условии оптимального увлажнения расчетного слоя почвы:

Е=К∑d,     (3)

     где Е - суммарное водопотребление, мм;

           К - коэффициент биологической кривой, мм/Мб;

           ∑d – сумма дефицитов влажности воздуха, Мб.

     Биоклиматический коэффициент  представляет собой слой воды  в мм, расходуемой на испарение почвой и транспирацию растениями при дефиците влажности воздуха в 1 миллибар. Его величина зависит от биологических особенностей культуры, фаз ее развития и климатических условий отдельных природных зон.

     Расчет оросительной  нормы производится следующим  образом: 

     1) Составляется ведомость  расчета дефицита водного баланса  с/х культур(приложение1). Подекадно от посева (после перехода среднесуточной температуры через 5⁰С) до конца периода водопотребления в зависимости от поливной культуры (таблица 1) устанавливаются по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции (Янаул) (приложение 2):

     d- средний суточный дефицит влажности воздуха, Мб;

     p- сумма осадков, мм;

     t- средняя многолетняя декадная температура воздуха, ⁰С.

     2) Устанавливается сумма  среднесуточных дефицитов влажности  по декадам, мб:

∑d = nd,      (4)

     3) Подекадно рассчитывается количество  используемых осадков при 75% обеспеченности, мм:

P_o= μP,   (5)

где µ  -  коэффициент  использования  осадков.  Принимается  равным  для степной зоны 0,6; для лесостепной – 0,7.

 

Таблица 1. Расчетный период для  учета осадков.

Культура	Период	Фаза развития культуры, при которой прекращается полив	Глубина активного слоя почвы, м
Многолетние травы	21.04-10.10	Время прекращения вегетации	0.6
Сахарная свекла	1.05-30.08	Окончание Новообразования листьев	0.5
Озимая пшеница	1.08-10.10	Молочная	0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

   

4) Определяется сумма среднесуточных  температур по декадам:

∑t◦ = nt◦, (6)

5) Устанавливается  подекадная сумма среднесуточных  температур воздуха с поправкой  на приведение к 12-часовой продолжительности  дня; для чего ∑t◦ умножается на поправочные коэффициенты l. (таблица 2)

      Таблица 2 Значение  коэффициента для приведения  дня к 12-ти                   часовой продолжительности(для широты 52-56^о)

Месяцы	Декады	Показатель
1	2	3
Апрель	1	1.11
	2	1.17
	3	1.21
Май	1	1.28
	2	1.35
	3	1.37
Июнь	1	1.43
	2	1.44
	3	1.44
Июль	1	1.43
	2	1.38
	3	1.36
Август	1	1.29
	2	1.26
	3	1.16
Сентябрь	1	1.11
	2	1.04
	3	1.00

 

6) Определяется сумма температур  воздуха с поправкой на длину  дня за период водопотребления  для каждой культуры нарастающим  итогом.