Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Оглавление

Введение

1. Общая характеристика дождевания

2. Природно-климатические условия

3. Режим орошения сельскохозяйственный культур

3.1 Оросительные нормы

3.2 Нормы поливов и их количество

3.3 Сроки и продолжительность поливов

3.4 Режим орошения сельскохозяйственных культур

3.5 Техническая характеристика дождевальной машины ДФ-120 «Днепр»

Заключение

Библиографический список

Введение

Целью курсового проектирования при изучении дисциплины «Мелиорация земель» является ознакомление с литературой и методикой разработки режима орошения при поливе дождеванием в условиях трехпольного 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 «медлиорацио» - 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 производительного использования сельскохозяйственных машин и механизмов.

По А.Н.Костякову, сельскохозяйственные мелиорации в России представляют собой систему организационно-хозяйственных и технических мероприятий, имеющих задачей коренное улучшение неблагоприятных природных (гидрологических, почвенных, агроклиматических) условий с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов в соответствии с потребностями социалистического хозяйства.

По воздействию на почву и растение различают агротехнические, лесотехнические, химические и гидротехнические мелиорации.

При агротехнических мелиорациях плодородие земель повышают правильным выбором глубины и направления вспашки, почвоуглублением, сочетанием вспашки с поделкой глубоких борозд, гряд и валиков, залужением крутых склонов, мульчированием почвы, снегозадержанием и др. Этот вид мелиорации не требует специальных капитальных вложений, так как выполняется обычно машинами и орудиями, уже имеющимися в хозяйствах.

При лесотехнических мелиорациях улучшения земель (движущихся песков, крутых склонов, оврагов и др.) достигают посадкой на них древесной или травянистой растительности в сочетании с древесной. При химических мелиорациях почвы (содовые солонцы и др.) улучшают внесением извести, гипса, дефекационной грязи, поваренной соли, серной кислоты, синтетического каучука, томасшлаков, фосфоритной муки. Для борьбы с зарастанием мелиоративных каналов и прилегающих полей сорной растительностью используют различные гербициды, для снижения фильтрации из водоемов и крупных каналов - полимерные материалы.

При гидротехнических мелиорациях повышения плодородия земель достигают изменением их водного режима (орошением, строительством плотин, водохранилищ, осушительных каналов и др.). В степных районах для задержания весенних талых од устраивают лиманы. В предгорных районах для борьбы с водной эрозией строят террасы. В засушливых или периодически засушливых (юг и юго-восток СССР), а также в умеренно увлажненных районах при возделывании культур, потребляющих много воды (многолетние травы, овощные и технические культуры), недостаток влаги компенсируют орошением. В избыточно увлажненных районах, главным образом на северо-западе страны и в низинах, избытки воды из почвы отводят с помощью осушительных мелиорации.

Гидротехнические мелиорации требуют значительных капитальных вложений. Поэтому для их проведения необходимо технико-экономическое обоснование. Наибольшую экономическую эффективность мелиорации получают от комплексного их применения: когда орошение сочетается с дренированием земель, а осушение - с периодическим орошением; гидротехнические мелиорации - с правильной организацией труда, высоким уровнем агротехники, внесением необходимых доз удобрений; закрепление крутых склонов и оврагов - с устройством водоотводных каналов и валов, лотков и перепадов с лесными посадками и залужением; устройство прудов и водохранилищ - с орошением земель и рыборазведением; осушение земель - с известкованием почв и комплексом культуртехнических работ; освоение и промывка засоленных земель - с мелиоративной вспашкой, гипсованием, подбором культур-освоителей. Кроме того, для правильного освоения орошаемых, осушенных и эродированных земель большое значение имеют правильный выбор вида и сорта культур и чередование их в севооборотах обычного и специального назначения, а также экономика и организация сельскохозяйственного производства.

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 мелиорации: 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 мелиорации является гидротехническая, или гидромелиорация. Она направлена на регулирование водного режима почв с помощью осушения, орошения и обводнения. Поэтому различают оросительную, осушительную и обводнительную мелиорации.

Для подготовки земли к сельскохозяйственному использованию применяют культуртехнические мероприятия, которые включают очистку земли от кустарника, пней и погребенной древесины, камней, кочек и моха, 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 устранения мелкоконтурности угодий и создания, крупных полей, удобных для широкой механизации сельскохозяйственных работ. Вслед за осушением и культуртехникой проводят комплекс работ по окультуриванию почвы, включающий известкование кислых почв, улучшение их водно-физических свойств (например, пескование торфов), внесение удобрений, вспашку и разделку пласта.

При орошении во избежание 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 иногда называют химическими мелиорациями.

При орошении и осушении земель в целях уменьшения отрицательного проявления водной 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, рыбозащитные сооружения на насосных станциях, сохранение отдельных лесных массивов и деревьев и т. п.).

Отсюда становится ясным, что сельскохозяйственные Мелиорации комплексные. При проведении мелиорации учитывают интересы многих отраслей народного хозяйства - сельского, лесного и рыбного, речного флота и энергетики, коммунального хозяйства, здравоохранения и т.д.

1. Общая характеристика дождевания

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 в РФ 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 машины «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Кубань» и др.

Дождевальные агрегаты - это дождевальные машины, снабженные насосно-силовым оборудованием для забора воды из канала (трубопровода), создания нужного напора и подачи ее в дождевальные насадки (аппараты). Например, двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА.

Для образования капель дождя, машины и установки оборудуют специальными дождевальными насадками и аппаратами.

Дождь, создаваемый аппаратами и насадками, бывает непрерывным и прерывистым.

При непрерывном дожде площадь полива на одной позиции увлажняется непрерывно в течение времени полива.

Такой дождь обычно создают неподвижные насадки, установленные стационарно на неподвижном дождевальном крыле машины или установки.

При прерывистом дожде увлажняемый контур перемещается по площади полива на одной позиции.

1.1 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 создавать водно-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 (на 15...30 %) затратах воды, чем при поверхностном орошении; можно одновременно с орошением вносить в почву удобрения.

В предгорных районах для дождевания возможно использование естественного напора.

Недостатки дождевания: высокие затраты металла на изготовление дождевальных машин, труб и аппаратуры (40...100 кг на 1 га); большая энергоемкость процесса дождевания (40...100 кВтч на 1 полив при m=300 м³/га); 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.

Дождевание наиболее широко применяют на безуклонных и малоуклонных участках с почвами средней и высокой водопроницаемости для полива овощных, технических, зерновых культур, садов, питомников, лугов в зоне недостаточного увлажнения, где орошение только дополняет естественные осадки в засушливые периоды.

Орошение дождеванием незаменимо на участках со сложным рельефом, с близким залеганием грунтовых вод, со слабозасоленными и просадочными почвогрунтами.

1.2 Требования, предъявляемые к дождевальным устройствам

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 - 0,10...0,25 и на легких - 0,15...0,45 мм/мин. Оптимальная интенсивность дождя 0,06...0,15 мм/мин. Диаметр капель дождя не должен превышать 1...2 мм.

Дождевальные устройства при максимальной экономичности, минимальной металлоемкости и энергоемкости должны равномерно распределять по орошаемому полю заданные поливные нормы, не допуская при этом стока воды; обеспечивать высокий коэффициент земельного использования, внесение удобрений одновременно с поливом и высокую производительность труда; иметь высокую эксплуатационную надежность, маневренность и проходимость, а также длительный срок службы.

Качество дождя характеризуется его интенсивностью, диаметром дождёвых капель, равномерностью полива и силой их удара о почву и растение. Чем меньше диаметр капель и интенсивность дождя, тем меньше он разрушает структуру почвы, тем лучше впитывается вода, создавая условия аэрации во время полива. И, наоборот, при крупных каплях и большой интенсивности дождя структура почвы сильно разрушается, на поверхности поля быстро образуются лужи и сток воды, а после полива - почвенная корка. Скорость впитывания воды в почву при дождевании меньше, чем при поверхностном поливе. Качество дождя характеризуется коэффициентом равномерности полива К_р, который должен быть больше 0,7…0,8.

Наибольшей силой удара обладают капли дождя дальнеструйных аппаратов, которые больше разрушают структурные комочки почвы, чем капли короткоструйных аппаратов.

1.3 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 в 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. Например, комплекты ирригационного оборудования «Сигма», «Радуга» и др. Полустационарные дождевальные системы получили наибольшее распространение. На этих системах насосные станции и транспортирующие трубопроводы, как правило, стационарные, а дождевальные машины и установки, дождевальные трубопроводы - передвижные.

Двухконсольная дождевальная машина ДДА-100МА предназначена для орошения всех сельскохозяйственных культур, ягодников, садов и пастбищ во всех зонах орошаемого земледелия, где почвенные условия позволяют проводить полив с повышенной интенсивностью дождя в движении на достаточно ровных участках, допускающих нарезку каналов с уклоном не более 0,003.

Дождевальная машина состоит из трактора ДТ-75М со специальной коробкой перемены передач, двухконсольной треугольной фермы с открылками и дождевальными насадками со сменными пластмассовыми соплами, насосной установки со всасывающей и напорной линиями, гидроподкормщика, гидросистемы управления и системы освещения.

Консольный центробежный насос 8К-14 подает воду расходом 130 л/с. Скорость движения машины вперед изменяется от 205 до 1030 м/ч, назад - 575 м/ч. Поэтому средний слой дождя за один проход может изменяться от 9,5 до 3,7 мм.

Для равномерной подачи воды на поле диаметр выходного отверстия сопла насадок изменяют: 12 мм на первых восьми панелях (считая от трактора), 13 мм-на следующих 4 панелях, 14 мм-на последней и 22 мм-концевой с расходом воды по 2,3 л/с, а на концевых - 5 л/с.

Для нормальной работы машины временные оросители нарезают длиной 400... 1200 м прямолинейно через 120 м глубиной 0,75...0,9 м, шириной по дну 0,6 м и заложением откосов 1:1 по предварительно спланированной трассе с уклоном 0,0005...0,003. Трассу планируют шириной 5,5...6 м и не засевают ее. Такой канал пропускает 130 л/с воды и более. Глубина воды в канале должна быть не менее 35 см. На каналах с уклонами менее 0,001 полив ведут по бьефам длиной до 400 м.

Подпоры воды в конце бьефа оросителя создают капроновыми или брезентовыми перемычками или щитами из листовой стали толщиной 1,5...2 мм. Применяют также передвижные перемычки, которыми создают подпор воды в процессе движения машины. Для высокопроизводительного использования ДДА - 100МА необходимо нарезать каналы только по спланированным трассам, дороги вдоль каналов хорошо выравнивать, своевременно впускать воду в канал, организовать круглосуточный полив, не допускать зарастания каналов сорняками и поступления мусора вместе с водой, сокращать длительные переезды машины.

1.4 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 всей 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 л/с).

Импульсные аппараты работают одновременно на всей площади в режиме непрерывно чередующихся пауз накопления в гидропневмоаккумуляторах и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха.

Для обеспечения подачи воды, равной водопотреблению сельскохозяйственных растений, продолжительность пауз накопления может быть в 50...200 раз больше периодов выплеска воды. Средняя интенсивность дождя при этом составляет 0,01 - 0,02 мм/мин.

Оросительная сеть состоит из насосной станции, распределительных стальных труб диаметром 50...80 мм и поливных полиэтиленовых импульсных дождевателей, средств управления и при необходимости подкормщика.

1.5 Мелкодисперсное дождевание (аэрозольное увлажнение)

Один из новых способов орошения, начинающих получать применение для эффективного регулирования микроклимата приземного слоя воздуха. Сущность этого способа заключается в периодическом смачивании листовой поверхности растений мелкодиспергированной водой (диаметр капель не более 500 мкм), 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 мелкодисперсного дождевания состоят из насосной станции, сети трубопроводов и мачт высотой 9...25 м, на которых монтируют шланги с распиливающими форсунками.

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

1.6 Перспективные районы и эффективность дождевания

Дождевание можно применять во всех зонах страны, однако экономически наиболее целесообразно в зонах недостаточного и избыточного увлажнения, где поливы восполняют недостаток естественных дождей (Украина, Северный Кавказ, Поволжье, Нечерноземье и др.). Опыт показал, что орошение дождеванием везде эффективно. Передовики орошаемого земледелия выращивают высокие урожаи сельскохозяйственных культур и быстро окупают все затраты на орошение дождеванием.

2. Природно-климатические условия

Илишевский район расположен в северной части республики Башкортостан. Он граничит с Дюртюлинским, Краснокамским, Чекмагушевским и Бакалинским районами республики.

Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. По основным физико-химическим, водно-химическим и агрохимическим свойствам выщелоченные черноземы являются одними из самых плодородных почв Южного Урала. При благоприятных природно-климатических условиях они обеспечивают высокие урожаи сельскохозяйственных культур.

Климат Южной лесостепи РБ резкоконтинентальный. Он характеризуется колебаниями годового и суточного хода температуры воздуха, неустойчивым увлажнением по годам и неравномерным распределением осадков в течение года, сухостью воздуха.

Климат территории характеризуется теплым сухим летом, холодной и малоснежной зимой.

Средняя температура воздуха самого теплого летнего месяца июля составляет 18,5-19°, самого холодного - января 14-15° ниже 0°.

Годовая амплитуда средних месячных температур, характеризующая континентальность климата, составляет 32,5-34°. В холодные зимы минимальная температура воздуха опускалась до -44,-45°, а в низких местах и до -48°. В отдельные жаркие дни июля дневная температура поднималась до 38-40°. Абсолютная годовая амплитуда (разность между абсолютной максимальной и абсолютной минимальной температурой воздуха) равна 82-88°. Продолжительность теплого периода (с положительными средними суточными температурами) в среднем равна 197-204 дням.

Средняя продолжительность безморозного периода на ровных и возвышенных местах составляет 132-137 дней, на пониженных участках и в долинах рек, открытых с северной стороны, он бывает короче на 21-26 дней.

Длина дня в июне составляет 17 часов, в августе 15 часов.

Сумма осадков за год составляет 400 мм на юго-западной части описываемой территории и 450-500 мм на центральной и восточной.

За теплый период выпадает их в виде дождей около 2/3.

В период 10-15 ноября на территории устанавливается устойчивый снежный покров.

Снег лежит в течение 147-156 дней. В марте он достигает наибольшей высоты (27-37 см). Во второй декаде апреля наблюдается сход устойчивого снежного покрова.

Основными климатическими факторами, определяющими условия роста и развития сельскохозяйственных культур (агроклиматические условия), являются тепло и влага.

Теплообеспеченностъ территории принято оценивать суммой средних суточных положительных температур за период активной вегетации растений, т.е. за период с температурой выше 10°.

2.1 Условия весеннего периода

Весенний период начинается с момента установления средней суточной температуры воздуха выше 0°. К показателям наступления весны относятся также снеготаяние и сход снежного покрова.

От времени схода снежного покрова, оттаивания и подсыхания почвы до мягко пластичного состояния, ее прогревания, зависят сроки проведения полевых работ, сроки сева и других агротехнических мероприятий.

На описываемой территории снеготаяние начинается в середине третьей декады марта; продолжается в течение 17-21 дня.

Одновременно со сходом снежного покрова начинается оттаивание верхних слоев почвы: к 17-20 апреля пахотный слой оттаивает на глубину до 30 см, а к концу апреля почва оттаивает полностью.

В период оттаивания верхний слой почвы по мере подсыхания переходит из текучего в липкое, а затем и мягкопластичное состояние. При текучем состоянии обрабатывать почву невозможно; время наступления липкого состояния почвы можно считать ранним сроком начала выборочных работ на отдельных участках полей (южные склоны, вершины возвышенностей), где поспевание почвы наступает раньше.

К массовой обработке полей приступают в период перехода почвы в мягкопластичное состояние. Такое состояние почвы наступает, примерно, через 2 недели после схода снежного покрова.

Особенностью весеннего периода является быстрое нарастание тепла в воздухе: в апреле от декады к декаде температура повышается на 3-4°, в мае - на 2-3°; в конце второй - начале третьей декада апреля устанавливается температура воздуха выше 5°. С повышением температуры в воздухе, происходит прогревание почвы. К концу первой декады мая на глубине 10 см почва прогревается до 10°. Сведения о прогревании почвы необходимы при определении срока сева теплолюбивых культур.

При посеве теплолюбивых культур учитываются также сроки окончания весенних заморозков. В среднем заморозки на территории заканчиваются в начале второй декады мая.

2.2 Условия летнего периода

Большинство сельскохозяйственных культур активно развивается в период с температурой воздуха выше 10°. От продолжительности этого периода, обеспеченности его теплом и влагой зависят рост и развитие растений.

Установление температуры ниже 10° происходит в сентябре. Продолжительность 10 градусного периода в Илишевском районе в среднем составляет 127-136 дней. Безморозный период (период от последнего весеннего и до первого осеннего заморозка в воздухе) на данной территории наступает в среднем 11-14 мая, прекращается 24-26 сентября. Средняя продолжительность периода 132-137 дней.

В формировании урожая большую роль играет и влагообеспеченность территории. Пополнение запасов влаги в почве происходит за счет атмосферных осадков. За период с температурой выше 10° выпадает в среднем 200-230 мм, при этом большее количество их выпадает в пределах 1-го агроклиматического района, меньшее - в южной и юго-западной части Илишевского района.

Распределение осадков по месяцам в течение года приводится в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Среднемноголетние осадки, мм:

№	район	апрель	май	июнь	Июль	август	сентябрь
		3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
1	Илишевский	13	14	15	14	20	21	22	22	22	22	21	20	19	20	20	14

2.3 Условия осеннего периода

За начало осеннего периода принимается дата установления средней суточной температуры воздуха ниже 10°. Продолжается осенний период до установления средней суточной температуры воздуха ниже 0°.

На описываемой территории осенний период начинается со второй декады сентября. Для начала осени характерно появление первых заморозков.

Первые осенние заморозки в воздухе начинаются, примерно, на неделю позднее установления температуру воздуха ниже 10°, в среднем 24 -26.09.

В сентябре условия для уборки и полевых сельскохозяйственных работ в основном благоприятные: за декаду бывает от 6 до 7 дней без осадков, по 2-3 дня с осадками до 5 мм. Осадки до 5 мм лишь кратковременно ухудшают условия уборки. Уборка бывает, невозможна при осадках более 10 мм и переувлажненном состоянии почвы. Таких дней в сентябре на описываемой территории (по средним многолетним данным) не бывает. С установлением средней суточной температуры воздуха ниже 0° полевые работы прекращаются.

2.4 Условия зимнего периода

Зимний период наступает с устойчивого установления средней суточной температуры воздуха ниже 0°. На описываемой территории это происходит в среднем 24-27 октября.

В отдельные годы зимний сезон может установиться раньше или позднее средней даты. Средняя продолжительность зимнего периода составляет 160-165 дней.

Средняя месячная температура воздуха в январе на описываемой территории колеблется в среднем от -14° до -16°

С установлением отрицательной температуры в воздухе начинается промерзание верхних слоев почвы.

Устойчивое промерзание наступает в середине ноября. К концу этого месяца почва промерзает до 35 мм, а к концу марта промерзание почвы доходит до глубины 120 см. В отдельные редкие годы максимальное промерзание достигает 150 см. Снежный покров появляется, как правило, в конце октября, но первый снег лежит обычно недолго и исчезает при потеплениях. Устойчивый снежный покров устанавливается в среднем 10 -15 ноября. К концу третьей декады ноября он достигает 6-11 см, а наибольшей высоты (27-37 см) - в марте. Лежит снежный покров в среднем в течение 147-156 дней. С установлением средней суточной температуры воздуха выше 0°-зимний период заканчивается.

Таблица 2.4 Дефицит влажности воздуха:

Апр	май	июнь	июль	август	сентябрь
3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
6,3	9,3	2,2	14,7	16,6	17,7	18,5	18,9	19,0	18,0	18,4	17,3	15,9	13,6	10,9	8

3. Режим орошения сельскохозяйственный культур

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

При расчете режима орошения требуется:

- рассчитать оросительные нормы;

- определить поливные нормы и их количество;

- установить сроки и продолжительность поливов;

- построить неукомплектованный и укомплектованный графики поливов.

3.1 Расчет оросительной нормы

Оросительная норма (Мор) 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:

Мор=Е-Рос-Wг-(Wп-Wу)+П

Где Е - суммарное водопотребление, м³/га;

Рос - сумма полезных осадков за вегетацию, м³/га;

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

Wп и Wу - 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. м³/га;

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

Е = kу

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.

Этот метод основан на эмпирических зависимостях суммарного водопотребления от дефицита влажности воздуха и коэффициента биологической кривой растения. Биологические кривые представляют собой зависимость суммарного водопотребления (Е) от суммы дефицитов влажности воздуха за расчетный период (?d).

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

Е=К?d

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) Составляем ведомость расчета дефицита водного баланса кукурузы, озимой пшеницы и люцерны.

d - среднесуточный дефицит влажности воздуха, Мб;

p - сумма осадков, мм;

t - среднемноголетняя декадная температура, ⁰С

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

Уd=nd

10*6,8=68мб

10*6,8=68мб

10*8,2=82мб

11*10,1=111,1мб

10*8,0=80мб

10*9,6=96мб

10*9,4=94мб

10*8,4=84мб

10*8,8=88мб

11*8,0=88мб

10*8,0=80мб

10*7,4=74мб

11*6,5=71,5мб

10*5,5=55мб

10*4,5=45мб

10*3,6=36мб

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

Р₀=мР

Где м - коэффициент использования осадков. Применяется равным для лесостепной зоны - 0,7.

0,7*13=7,28мм

0,7*14=7,84мм

0,7*15=8,40мм

0,7*14=7,84мм

0,7*20=11,20мм

0,7*21=11,76мм

0,7*22=12,32мм

7,7*22=12,32мм

0,7*22=12,32мм

0,7*22=12,32мм

0,7*21=11,76мм

0,7*20=11,20мм

0,7*19=10,64мм

0,7*20=11,20мм

0,7*20=11,20мм

0,7*14=7,84мм

4) Определяется сумма среднесуточных температур по декадам:

Уt=nt

10*6,3=63

10*9,3-93

10*2,2=22

11*14,7=161,7

10*16,6=166

10*17,7=177

10*18,5=185

10*18,9=189

10*19,0=190

11*18,0=198

10*18,4=184

10*17,3=173

11*15,9=174,9

10*13,6=136

10*10,9=109

10*8,3=83

5) Устанавливается подекадная сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12-часовой продолжительности дня, т. е Уtl.

63*1,21=76,23

93*1,28=119,04

22*1,35=29,7

161,7*1,37=221,53

166*1,43=237,38

177*1,44=254,88

185*1,44=266,4

189*1,43=270,27

190*1,38=262,2

198*1,36=269,28

184*1,29=237,36

173*1,26=217,98

174,9*1,16=201,84

136*1,11=150,96

109*1,04=113,36

83*1,00=83

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

Кукуруза (10.05-1.08): 30

30+251,53=251

251+237,38=488

488+254,88=743

743+266,4+1009

Озимая пшеница (21.04-20.07): 76

76+119,04=195

195+29,7=225

225+221,53=446

446+237,38=683

683+254,88=938

938+266,4=1204

1204+270,27=1474

1474+262,2=1736

1736+269,28=2005

Люцерна (21.04-1.10): 76

76+119,04=195

195+29,7=225

225+221,53=446

446+237,38=683

683+254,88=938

938+266,4=1204

1204+270,27=1474

1474+262,2=1736

1736+269,28=2005

2005+237,36=2242

2242+217,98=2460

2460+201,84=2662

2662+150,96=2813

2813+113,36=2926

2626+83=3009

7) Биоклиматический коэффициент в зависимости от суммы температур нарастающим итогом.

К₀ - коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности при осадках более 5 мм равен 0,19 мм/мб.

8) Суммарное испарение за декаду - определяют для периода от всходов до конца водопотребления:

Е=kУd

Кукуруза: 0,23*82=18,86мм

0,25*111,1=27,7мм

0,29*80=23,2мм

0,34*96=32,64мм

0,40*94=37,6мм

Озимая пшеница:

0,53*68=36,04мм

0,53*68=36,04мм

0,53*82=43,46мм

0,51*111,1=56,66мм

0,49*80=39,2мм

0,43*96=41,28мм

0,37*94=34,78мм

0,30*84=25,2мм

0,19*88=16,72мм

1,19*88=16,72мм

Люцерна:

0,5 *68=34мм

0,52*68=35,36мм

0,42*82=34,44мм

0,46*111,1=51,11мм

0,52*80=41,6мм

0,42*96=40,32мм

0,52*94=48,88мм

0,53*84=44,52мм

0,45*88=39,6мм

0,51*88=44,88мм

0,52*80=41,6мм

0,44*74=32,56мм

0,48*71,5=34,32мм

0,51*55=28,05мм

0,51*45=22,95мм

0,51*36=18,36мм

9) Устанавливается коэффициент влагообмена, учитывающий, капиллярный подток и использование воды корнями растений из слоев, ниже 100 см. Для первой четверти вегетации г принимается равным 1,второй - 0,95, третьей - 0,9,четвертой - 0,85.

В соответствии с коэффициентом г рассчитывается, мм:

Е_г= Ег

Кукуруза: 18,86*1=18,86мм

27,77*1=27,77мм

23,2*0,95=22,04мм

32,64*0,9=29,38мм

37,6*0,85=31,96мм

Озимая пшеница: 36,04*1=36,04мм

36,04*1=36,04мм

43,46*1=43,46мм

56,66*1=56,66мм

39,2*0,95=37,24мм

41,28*0,95=39,22мм

34,78*0,9=31,30мм

25,2*0,9=22,68мм

16,72*0,85=14,21мм

16,72*0,85=14,21мм

Люцерна: 34*1=34мм

35,36*1=35,36мм

34,44*1=34,44мм

51,11*1=51,11мм

41,6*0,95=39,52мм

40,32*0,95=38,30мм

48,88*0,95=46,44мм

44,52*0,95=42,29мм

39,6*0,9=35,64мм

44,88*0,9=40,39мм

41,6*0,9=37,44мм

32,56*0,9=29,30мм

34,32*0,85=29.17мм

28,05*0,85=23,84мм

22,95*0,85=19,51мм

18,36*0,85=15,61мм

10) Определяем расход влаги по декадам с поправкой на климатический коэффициент К_м, мм:

Е_м = ЕгК_м

Таблица 3.1.1 - Значение климатического коэффициента К_м:

Зона	Лесостепная
Месяцы	Апрель	1,0
	Май	1,0
	Июнь	0,96
	Июль	0,98
	Август	0,98
	Сентябрь	0,96

Кукуруза:

18,86*1,0=18,86

27,77*1,0=27,77

22,04*0,96=21,16

29,38*0,96=28,20

31,96*0,96=30,68

Озимая пшеница:

36,04*1,0=36,04

36,04*1.0=36,04

43,46*1,0=43,46

56,66*1,0=56,66

37,24*0,96=37,75

39,22*0,96=37,65

31,30*0,96=30,05

22,68*0,98=22,23

14,21*0,98=13,93

14,21*0,98=13,93

Люцерна:

34*1,0=34

35,35*1,0=35,36

34,44*1,0=51,11

39,52*0,96=37,94

38,30*0,96=37,77

46,44*0,96=44,58

42,29*0,98=41,44

35,64*0,98=34,93

40,39*0,98=39,58

37,44*0,98=36,69

29,30*0,98=19,92

29,17*0,98=28,59

23,84*0,96=22,88

19,51*0,96=18,73

15,61*0,96=14,98

11) Определяем дефицит водного баланса (ДВБ) по декадам.

Для первой декады ДВБ рассчитывается по формуле, мм:

ДЕ=Е_м-(С₀+W_n)

Где W_n-продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы:

W_n=10 · h_б · (в_нач-в_min)

Где h- расчетный слой почвы, м

б- плотность этого слоя почвы, т/м³

в_min - минимально допустимая влажность принимается равной 0,65 от НВ для зерновых и 0,70 от НВ- для картофеля.

в_нач - влажность расчетного слоя почвы в % в начале расчетного периода принимается равной 0,9 от наименьшей влагоемкости для ранних культур и 0,8-для поздних.

Для последующих декад ДВБ равен, мм:

ДЕ= Е_м-( С₀+ДW_n)

Где ДW_n- переходящий продуктивный запас влаги из предыдущей декады.

С периода превышения величины Е_м над суммой:

С₀+ДW_n

Начинается дефицит в водном балансе, тогда:

ДЕ=Е_м-С₀

Расчет для люцерны:

в_нач = 0,8*26,0=20,9

в_min = 0,65*26= 16,9

W_n=10 • 1• 1,4 • (20,9-16,0) = 56 мм

ДЕ₁=34 - (7,28+56) = -29,28 мм

ДЕ₂=35,36 - (7,84-29,28) = 56,8 мм

Далее расчет ведем по формуле:

ДЕ=Е_м-С₀

ДЕ₃=34,44-8,40=26,04мм

ДЕ₄=51,11-7,84=43.27мм

ДЕ₅=37,94-22,20=26,74мм

ДЕ₆=36,77-11,76=25,01мм

ДЕ₇=44,58-12,32=32.26мм

ДЕ₈=41,44-12,32=29,12мм

ДЕ₉=34,93-12,32=22,61мм

ДЕ₁₀=39,58-12,32=27,26мм

ДЕ₁₁=36,69-11,76=24,93мм

ДЕ₁₂=19,92-11,20=8,72мм

ДЕ₁₃=28,59-10,64=17,95мм

ДЕ₁₄=22,88=11,20=11,68мм

ДЕ₁₅=18,73-11,20=7,53мм

ДЕ₁₆=14,98-7,84=7,14мм

Расчет для кукурузы:

в_нач = 0,9*25,95=23,35

в_min =0,65*25,95=16,87

Wn=10 · 0,9 ·1,37 · (23,35 - 16,87) = 79,96

?Е1=18,86 - (8,4 + 79,96) = -52,7мм

?Е2=27,77 - (7,84 + 52,7) = 72,63мм

Далее расчет ведем по формуле:

ДЕ=Е_м-С₀

?Е₃=21,16-11,20=9,96мм

?Е₄=28,20-11,76=16,44мм

?Е₅=30,68-12,32=18,36мм

Расчет для озимой пшеницы:

в_нач =0,9*25,95=23,35

в_min =0,65*25,95=16,87

Wn=10 · 0,8 · 1,37 (23,35 - 16,87) = 71,02

?Е1=36,04 - (7,28 + 71,02) = - 42,26 мм

?Е2=36,04 - (7,84 + 42,26) = 70,46 мм

Далее расчет ведем по формуле:

ДЕ=Е_м-С_0.

?Е₃=43,46-8,40=35,06мм

?Е₄=56,66-7,84=48,82мм

?Е₅=37,75-11,20=26,55мм

?Е₆=37,65-11,76=25,89мм

?Е₇=30,05-12,32=17,73мм

?Е₈=22,23-12,32=9,91мм

?Е₉=13,93-12,32=1,61мм

?Е₁₀=13,93-12,32-1,61мм

3.2 Расчет нормы поливов и их количества

Поливная норма - это количество воды в м³ на 1 га, которое необходимо дать растениям за один полив. Ее величина зависит от вида культуры и фазы ее развития, водно-физических свойств почвы, мощности почвенного слоя, содержания солей в почве, климатических и гидрологических условий, способа и техники полива. Поливная норма m:

m=100 · h_б · (в_НВ - в_мин)

Где h - глубина активного слоя почвы, м;

б - объемная масса почвы, т/м³

в_НВ - влажность почвы при наименьшей влагоемкости, %;

в_мин - влажность почвы перед поливном или нижний порог оптимальной влажности почвы, равный гв_НВ

Для люцерны:

m = 100 · 1 · 1,4 · (26,0-16,9) = 1274 м³/га

Для озимой пшеницы:

m =100 · 0,8 · 1,37 · (25,95-16,87) = 995 м³/га

Для кукурузы:

m =100 · 0,9 · 1,37 · (23,35-16,87) = 798,98 м³/га

С декады, когда ?Е приобретает положительное значение, до конца периода водопотребления рассчитывается ДВБ нарастающим итогом. Полученная величина переводится в м³/га (1 мм=10 м³/га), округляется до сотен м³ на га преимущественно в большую сторону и является оросительной нормой.

??Е для кукурузы:

72,63мм

72,63+9,96=82,59мм

82,59+16,44=99,03мм

99,03+18,36=117,39мм

??Е для озимой пшеницы:

70,46мм

70,46+35,06=105,52мм

105,52+48,82=154,34мм

154,34+26,55=180,89мм

180,89+25,89=206,78мм

206,78+17,73=224,51мм

224,51+9,91=234,42мм

234,42+1,61=236,03мм

136,03+1,61=237,64мм

??Е для люцерны:

56,8мм

56,8+26,04=82,84мм

82,84=43,27=126,11мм

126,11+26,74=152,85мм

152,85+25,01=177,86мм

177,86+32,26=210,12мм

210,12+29,12=239,24мм

239,24+22,61=261,85мм

261,85+27,26=289,11мм

289,11+24,93=314,04мм

314,04+8,72=322,76мм

322,76+17,95=340,71мм

340,71+11,68=352,39мм

352,39+7,53=359,92мм

359,92+7,14=367,06мм

Количество поливов определяется соотношением:

n=Mop/m

Где Мор- оросительная норма, мі/га;

m- поливная норма, мі/га.

Для кукурузы:

n= 1173/799=1,46- расчетное

n=900/900=1- принятое

Для озимой пшеницы:

n= 2376/995=2,39- расчетное

n=2100/1050=2- принятое

Для люцерны:

n= 3670/1274=2,88- расчетное

n=3600/1200=3- принятое

Расчеты поливных норм всех культур сводим в таблицу 3.2.1.

Таблица 3.2.1 - Расчет поливных норм:

Культура	h,м	б т/м	внв	внач	вmin	Wn	m, м3/га	Мор	n
							Прин.	Расч.	Прин.	Расч.
люцерна	0,8-0,1	1,4	26,0	20,9	16,9	56	1274	1200	3670	3600	3
кукуруза	0,8-0,9	1,37	25,95	23,35	16,87	79,96	799	900	1173	900	1
Озимая пшеница	0,7-0,8	1,37	25,95	23,35	16,87	71,02	995	1050	3670	3600	2

3.3 Сроки и продолжительность поливов

Сроки полива культуры определяем по интегральной кривой дефицита водного баланса.

Интегральная кривая строится на миллиметровой бумаге. По оси абсцисс откладываем месяцы и декады, по оси ординат - суммарный дефицит водного баланса в мм в масштабе, чтобы кривая расположилась на одном листе.

Дате первого полива соответствует точка пересечения интегральной кривой с осью абсцисс. От этой точки откладываем по оси ординат норму первого полива в мм. Перпендикуляр, опущенный с точки пересечения горизонтальной линии с интегральной кривой до оси абсцисс, указывает дату второго полива. Даты последующих поливов устанавливаются аналогично.

Число дней от начала до конца полива является его агротехнически допустимой продолжительностью. Сроки и продолжительность поливов представляются в форме таблицы 3.3.

Таблица 3.3 - График поливов:

Культуры	Номер полива	Сроки поливов	Средние даты поливов	Агротех. допустимая продолжительность
		начало	конец
1	2	3	4	5	6
Кукуруза	1	11.05	13.05	12.05	5-7
Озимая пшеница	1 2	26.04 7.05	28.04 12.05	27.04 10.05	8-10
Люцерна	1 2 3	13.04 16.05 27.06	19.04 22.05 7.07	16.04 20.05 1.07	10-12

3.4 Режим орошения сельскохозяйственных культур

Режим орошения сельскохозяйственных культур в севообороте характеризует общую, ежегодную потребность в воде по срокам на всей его площади и представляет собой план подачи воды в севооборот. Этот план учитывает не только распределение оросительной воды по культурами по этапам развития, но и определяет потребность в технике и рабочей силе для поливов.

Для составления графика поливов культур в севообороте необходимо рассчитать поливные расходы.

Результаты расчета продолжительности и сроков полива записывают в ведомость неукомплектованного графика и строят его график.

На оси абсцисс откладывают сроки поливов, а на оси ординат - расходы. С правой стороны графика чертят условные знаки культур. Затем строят на графике прямоугольники всех поливов культур (высота - расход. ширина - продолжительность полива). Строить начинают прямоугольники культуры, которая имеет наибольшее число поливов, например люцерны. Затем - для второй и т.д. Если поливы двух и более культур полностью или частично совпадают во времени, то и эти дни расходы суммируют, и прямоугольники частично или полностью надстраивают один над другим. Построив график поливов всех культур, получают неукомплектованный график полипов всех культур севооборота.

Такой график необходимо укомплектовать, то есть выровнять путем изменения сроков и продолжительности поливов так, чтобы уничтожить пики и заполнить пустоты графика.

Определение количества поливов

Общая площадь всех полей - 150 га.

Длина поля рассчитывается по формуле:

L=S/B

Где S- площадь поля, м²

В- ширина захвата, м.

Расход воды определяется по формуле:

q=Q*3,6

Где Q- расход воды машины, л/с.

Объем воды:

W=m*S

Где m- поливная норма, м³/га.

Время полива:

t=W/q

Количество поливов рассчитывается по следующей формуле:

к=t/tраб

Где tраб.=2*8=16 часов.

Для люцерны: S=75, m=1200, B=460

L=75/460=163м,

q=120*3,6=432 м³/га,

W=1200*75=90000 м³

t=90000/432= 208,33 ч,

к=208,33/16=12 дн.

Одна машина будет поливать 12 дней.

Для кукурузы: S=37,5, m=900,B=460.

L=37,5/460=81м,

q=120*3,6=432 м³/га,

W=900*37,5=33750 м³

t=33750/432= 78,125 ч,

к=78,125/16=5 дн.

Одна машина будет поливать 5 дней.

Для озимой пшеницы: S=37,5, m=1050,B=460.

L=37,5/460=81м,

q=120*3,6=432 м³/га,

W=1050*37,5=39375 м³

t=39375/432= 91,14 ч,

к=91,14/16=8 дн.

Одна машина будет поливать 8 дней.

По этим результатам строят укомплектованный график поливов. При укомплектовании графика выполняют условия:

Величина поливных норм не изменяется:

Смещение сроков полива возможно и вправо (2-3 дня) и влево (3-5 дней), т.к. поливные нормы приняты меньше максимальных на 10-20%;

Продолжительность полива отдельных культур принимают для многолетних трав не больше 10-12 дней, зерновых - 8-10 дней, овощных - 5-7 дней: Межполивные периоды изменяют не более, чем на 3 дня.

Для построения графика поливов при дождевании необходимо согласование с техникой полива.

3.5 Техническая характеристика дождевальной машины ДФ-120 «Днепр»

Описание: ДФ-12 "Днепр" - Осуществляет позиционный полив дождеванием всех сельскохозяйственных культур в полуавтоматическом режиме. Подача воды - от гидрантов закрытой оросительной сети, полив по прямоугольному контуру. Перемещение от гидранта к гидранту осуществляется собственным ходом с приводом на передвижение от электростанции, навешенной на трактор. Управление передвижением осуществляется из кабины трактора.

Технические данные:

Ширина захвата - 460м,

Расход воды - 120 л/с,

Рабочая скорость передвижения машины - 0,49 км/ч,

Средняя интенсивность дождя - 0,3мм/мин,

Допустимый уклон поля - 0,02,

Мощность двигателя - 1,1 кВт,

Производительность чистой работы при поливной норме 600 м³/га - 0,71га/ч,

Расстояние между экспозициями - 54м,

Количество секций - 17шт.,

Количество опорных тележек - 137001кг.

Заключение

орошение дождевание ресурс

Проделав курсовой проект мы освоили, что такое режим орошения и сделали прилагающие расчеты, сделали гидравлический расчет закрытой оросительной сети, определили экономическую эффективность орошения, выполнили расчет насосной станции.

Библиографический список

1. Маслов А.И. Сельскохозяйственная мелиорация: учеб. пособие для с.-х. техникумов.- М.: Колос, 1984.- С.511.

2. Марков Е.С., Айдаров И.П., Богушевский А.А. Практикум по гидротехническим мелиорациям: учеб. пособие для вузов.- М.: Агропромиздат, 1986.-С.368.

3. Хазиев Ф.Х., Хабиров И.К., Габбасова И.М. Почвы Башкортостана - Уфа: Гилем, 1995.-С.384.

4. Дементьев В.Г. Орошение: учеб. пособие для с.-х. вузов.- М.: Колос, 1979.- С.303.

5. Плюснин И.И. Мелиоративное почвоведение: учеб. пособие для с.-х. вузов.- М.: Колос, 1971.- С.416.

Размещено на Allbest.ru