2курс лекции. Мелиорация земель
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
Укомплектованный график гидромодуля. Расчетный гидромодуль получают путем укомплектования (выравнивания) графика гидромодуля. Для этого сокращают или удлиняют по- ливные периоды и передвигают сроки полива сельскохозяйственных культур так, чтобы уничто- 15 Рост орошаемых площадей в мире 0,009 0,03 0,0456 0,06 0,08 0,1 0 0,03 0,06 0,09 0,12 1800 1900 1950 1980 2000 2010 о р о ш ае м ая п л о ща д ь га н а 1 ч ел о ве ка жить пики на графике и заполнить пробелы. Ординаты графика выравнивают с учетом предель- ных сроков полива орошаемых культур, режима источника орошения, техники полива и плана сельскохозяйственных работ. Если расходы водоисточника оказываются недостаточными, то при- бегают к его регулированию или пересматривают севооборот для уменьшения водопотребления. При укомплектовании графика выполняют следующие условия: величина поливных норм не изменяется; смещение сроков полива возможно и вправо и влево, так как поливные нормы при- няты меньше максимальных на 10–20%. При незначительном смещении сроков полива (1– 3 дня) величины поливных норм остают- ся без изменения, следовательно, и площади прямоугольников на графике не изменяются. Макси- мальное смещение сроков полива вправо ограничивается максимальной поливной нормой, влево– минимальной, технически допустимой нормой. 6 ОРОСИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ 6.1 Основные сведения об орошении Орошение (ирригация) – это искусственное увлажнение почвы для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Из 1,5 млрд. га возделываемых во всем мире земель: 40% - в зоне засушливого климата и орошение удваивает сельхозпродукцию, 15% - в зоне полуаридного климата, где орошение утраивает объем продукции за счет по- вышения урожайности и расширения посевных площадей. 45 % расположены в аридной пустынной зоне, где без орошения земледелие невозможно. Рост орошаемых площадей в мире опережает темпы роста численности населения, см. рис. Расчеты ФАО показывают, что орошаемая площадь в мире может быть увеличена до 3 раз. Орошаемое земледелие, занимая чуть более 16 % всех обрабатываемых в мире земель, дает 2/3 мирового урожая риса, значительную часть хлопка, овощей, кормов и др. Рост орошаемых площадей в мире несколько опе- режает темпы роста численности населения, рис. 6.1 Рис. 6.1. Рост орошаемых площадей в мире По условию ведения сельского хозяйства Россия относится к странам с пониженной биологической продук- тивностью. Вся западная Европа, кроме Норвегии и Фин- ляндии, превосходят ее по биологической продуктивности. В полупустынной зоне России интенсивное ведение сель- ского хозяйства невозможно без орошения. Благодаря орошению засушливые районы стали цветущими оазиса- ми, снабжая нашу страну хлопком, рисом, фруктами и дру- гими культурами. Степная зона отличается недостаточным количе- ством осадков и сильной изменчивостью их во времени; поэтому урожаи сельскохозяйственных культур сильно колеблются. Орошение, дополняя естественные осадки, позволяет получать ежегодно высокие урожаи зерновых, технических и кормовых культур, овощей, в 3-5 раз выше, чем на неорошаемых землях. 16 6.2 Классификация поливов По времени проведения все поливы делят на две группы: Вегетационные - поливы, проводимые в период вегетации поливаемой культуры. Невегетационные - поливы, которые проводят на поле, еще не занятом сельскохозяй- ственной культурой. 1. Из вегетационных поливов выделяют поливы посадочные, подсадочные, подпитываю- щие, освежительные, увлажнительные. Посадочный полив проводят во время посадки рассады, чем обеспечивается ее приживае- мость. Подсадочный полив проводят после посадки рассады, чем обеспечивается укоренение ра- нее высаженной рассады и приживаемость вновь подсаженной. Подпитывающий (послепосевной) полив проводят вслед за посевом, с тем чтобы обеспе- чить своевременные и дружные всходы сельскохозяйственных культур, посеянных (посаженных) семенами. Освежительный - полив нормой 50–100 м з /гa, проводимый при суховее или в жаркое время для понижения температуры воздуха и повышения его относительной влажности. Тургор у расте- ний повышается, растения легче переносят воздушную засуху, в результате чего повышается уро- жай. Освежительные поливы применяют для овощных культур и сахарной свеклы. 2. Невегетационные поливы по назначению делят на промывочные, провокационные, пред- посевные и влагозарядковые, предпахотные и др. Промывочные - поливы, которыми удаляют из почвы (промывают вниз) излишне вредные для растений соли. Провокационные - поливы, которыми увлажняется верхний слой почвы, чтобы спровоциро- вать всходы сорняков. Взошедшие сорняки уничтожают боронованием, культивацией, ядохимика- тами. Провокационные поливы применяют обычно на засоренных полях перед летним посевом проса, кукурузы, летней посадкой картофеля, перед посадкой рассады поздней капусты и других поздних культур. Предпосевные - поливы, которые проводят перед посевом сельскохозяйственных культур для обеспечения своевременных и дружных их всходов. Влагозарядковый - полив в допосевной период – осенью, зимой, ранней весной, а также ле- том (под повторные культуры) – для создания запасов влаги в 1,5–2-метровом слое почвы. В за- сушливых районах страны влагозарядковые поливы эффективны для всех культур, но особенно для озимой пшеницы в степной зоне. Во всех случаях влагозарядковые поливы уменьшают количество вегетационных поливов и тем самым снижают потребность в затратах труда на них, уменьшают напряженность в работе оросительных систем в первую половину вегетационного периода. 6. 3 Способы орошения Способ поливов - это комплекс мероприятий на поле для подачи и распределения воды, увлажнения почвы. Различают пять способов полива: поверхностный, дождевание, мелкодисперсное дождева- ние (увлажнение), внутрипочвенное и подземное орошение (рис. 6.2). Рис.5. Классификация способов орошения: 17 а – поверхностный; б – дождевание; в – мелкодисперсное (аэрозольное) дождевание; г – внутрипочвенное орошение; д – подземное орошение (субирригация); 1– приземный слой воздуха; 2 – корнеобитаемый слой почвы; 3 – уровень грунтовых вод; 4 – водоупор 1. Поверхностный способ орошения является самым древним и наиболее распространен- ным. При поверхностном поливе почва увлажняется путем поглощения воды, подаваемой на по- верхность орошаемого поля сплошным слоем или в виде отдельных струй. Этот способ орошения имеет четыре разновидности: по бороздам, по полосам, сплошным затоплением, выборочным затоплением (рис. 6.3). 1.2. При поливе по бороздам вода дви- жется по нарезанным по полю углублениям (бороздам) не по всей поверхности, а только в междурядьях, при этом под слоем воды нахо- дится лишь 20-30% поверхности почвы. Увлажнение почвы между бороздами происхо- дит путем рассасывания воды по капиллярам. Рис. 6.3. Классификация поверхностных способов полива: а - сплошное затопление; б - напуск по полосам; в - полив по бороздам; г - выборочное за- топление 1.2. При поливе по полосам вода движется тонким слоем по поверхности выровненных длинных участков (полос) и в процессе движения впитывается в почву. 1.3. При поливе сплошным затоплением небольшой участок поля - чек, огражденный по пе- риметру валиком, - затопляют водой, которая, находясь в состоянии покоя, просачивается в почву, увлажняя ее. 1.4. При поливе выборочным затоплением водой затапливают небольшие участки у отдель- ных растений, например плодовых деревьев. Рис. 6.4 1. полив по бороздам, 2.полив по полосам, .3 полив сплошным затоплением. 18 2. Дождевание — способ полива, когда вода распределяется над поверхностью поля в виде дождя специальными машинами или агрегатами. Особенности дождевания: увлажняется почва, растения и приземный слой воздуха; глубина увлажнения почвы меньше, чем при поверхностном поливе; возможны частые поливы малыми нормами для равномерного увлажнение почвы. 3. Мелкодисперсное (аэрозольное) увлажнение — способ орошения, сущность которого состоит в распылении поливной воды в виде мельчайших капелек, покрывающих растения. Его особенности: снижение транспирации влаги растениями; создание оптимального микроклимата вокруг растений; устранение влияния атмосферной засухи; сохранение структуры почвы. 4. Внутрипочвенное орошение осуществляется путем введения воды в пахотный слой почвы. Уменьшает испарение с поверхности почвы; сохраняет структуру почвы; поддерживает определенную глубину увлажнения почвы; обеспечивает непрерывное водоснабжение растений. 5. Подземное орошение представляет собой увлажнение активного слоя почвы путем ис- кусственного подъема и поддержания уровня пресных грунтовых вод. Его особенностями являют- ся: возможность использования только при безуклонном рельефе; воздействие ограничивается только почвенно-грунтовым слоем; не оказывает влияния на микроклимат поля; используется только на незасоленных с хорошими капиллярными свойствами почвогрунтах. 6.4 Техника орошения сельскохозяйственных культур Каждому способу орошения соответствует определенная техника орошения, технология полива и устройство оросительной сети. Техника орошения - способ переведения подаваемой воды из состояния водяного тока в оросительной сети в состояние почвенной влажности на орошаемых полях, нужной для растений. Техника орошения должна: осуществлять требуемый поливной режим с минимальной затратой оросительной воды, с максимальным КПД, без потерь на просачивание в глубокие слои, на испарение и сбросы: равномерно распределять воду по полю и создавать в почве требуемую влажность; обеспечивать высокую производительность труда, механизацию и автоматизацию полива; не препятствовать механизации полевых работ; повышать плодородие, поддерживать комко- ватую структуру почвы и не допускать эрозии. К технике орошения относят: при поверхностном поливе - каналы, оросители, распределительные и поливные трубо- проводы, валики, борозды, полосы, чеки и сооружения, необходимые для подачи, учета и сброса воды; к элементам техники поверхностного полива относят также расходы воды и длину поливной сети (борозд, полос, чеков) и др.; при дождевании - оросительную сеть на полях, дождевальные машины, установки, ап- параты и другое оборудование для полива; при подпочвенном орошении – трубы или оросители на полях, различные увлажнители в почве, регулирующие устройства для подачи воды в увлажнители и сброса ее из них и др.; при капельном орошении – различное оборудование для осуществления полива. 6.5 Дождевание сельскохозяйственных культур При поливе дождеванием оросительная вода специальными дождевальными устройствами разбрызгивается под напором в воздух и падает на поверхность почвы и растений в виде искус- ственного дождя. В настоящее время дождеванием поливают более 70 % орошаемых площадей. Преимуще- ства этого способа орошения – высокий уровень механизации и автоматизации процесса полива, возможность проведения поливов на полях со сложным микрорельефом. Устройства для полива дождеванием подразделяют на дождевальные машины, дожде- вальные установки и дождевальные агрегаты. Дождевальные машины имеют самоходные опоры и могут передвигаться по полю под действием механической, электрической энергии или энергии воды в напорных трубопроводах. Дождевальные установки не имеют самоходных опор, их перемещают по полю вручную или с помощью средств механизации. 19 Для образования капель дождя машины и установки оборудуют специальными дождевальны- ми насадками и аппаратами (рис. 8). а б Рис. 6.5 Дефлекторная насадка для кругового полива: 1 – корпус; 2 - планка; 3 – отверстие; 4 – дефлектор; 5 – штифт Двухсопловый среднеструйный дождеваль- ный аппарат кругового действия (а) и трех- сопловый дальнеструйный (концевой) дож- девальный аппарат ДМ «Фрегат» (б) Дождевание по сравнению с другими способами полива обладает следующими основными преимуществами: полив механизирован, затраты ручного труда сведены к минимуму; структура почвы при соответствующем качестве дождя не нарушается; поливная норма более точно регули- руется в соответствии с периодами развития растений и мелиоративным состоянием земель; увлажняется не только почва, но и растения и приземный слой воздуха, что благоприятно сказы- вается на физиологических процессах в растениях; нет необходимости в значительных объемах планировочных работ; возможно внесение вместе с поливной водой удобрений и ядохимикатов; высоки уровень автоматизации процесса полива и коэффициенты земельного использования пло- щади и полезного действия оросительной сети. Основные недостатки дождевания: необходимо большое количество механической энер- гии для создания требуемого напора; большая металлоемкость дождевальной техники и ее несо- вершенство; зависимость качества полива от силы ветра. Классификация дождевальных устройств По способу перемещения и создаваемому напору дождевальные устройства подразделяют на дождевальные агрегаты, машины и установки. Дождевальные агрегаты состоят из самоходной опоры и насосного агрегата, смонтиро- ванного в комплексе с дождевальным устройством. Дождевальные машины состоят из самоходных опор, на которых смонтированы дожде- вальные устройства. Напор для них создает насосная станция. Дождевальные установки не имеют самоходных опор. Вода к дождевальным устройствам подается по напорной оросительной сети насосными станциями. По создаваемому напору дождевальные устройства могут быть низконапорными (до 30 м), средненапорными (30-50 м) и высоконапорными (50-60 м). В зависимости от конструкции и технических особенностей дождевальных аппаратов раз- личают три типа дождевальных устройств: короткоструйные, среднеструйные и дальнеструй- ные. Короткоструйные дождевальные машины К короткоструйным относятся дождевальные аг- регаты ДДА-100М. Дождевальные агрегаты ДДА-100М и ДДА-100МА предназначены для орошения овощных, кормовых, зерно- вых и технических культур и трав на участках с уклоном не более 0,003, могут быть использованы и для внесения удобрений (с поливной водой). Они смонтированы на тракторах ДТ-75М и ДТ-54А. Расход воды, подаваемой на поля ДДА-100МА, составляет 130 л/с, а ДДА-100М - 100 л/с. 20 Среднеструйные дождевальные машины и установки К среднеструйным относятся дождевальный колесный трубопровод «Волжанка», дожде- вальные машины «Фрегат», «Днепр» и др. Дождевальное устройство ДКШ-64 «Волжанка» состоит из двух водопро- водящих трубопроводов (крыльев) диаметром 130 мм и длиной по 395,6 м, монтируемых из отдельных звеньев труб длиной по 12,6 м. На каждом тру- бопроводе жестко закреплены 34 ме- таллических колеса диаметром 191 см и через 12,6 м установлены 32 средне- струйных дождевальных аппарата кру- гового действия с диаметром сопла 8 мм. Расход воды каждого аппарата 0,9-1,0 л/с при напоре у гидранта 30-40 м. Дождевальная машина «Фрегат» представляет собой движущийся по кругу водопрово- дящий трубопровод переменного диаметра (178 и 152 мм), установленный на А-образных опорах- тележках. Трубопровод оснащен среднеструйными дождевальными аппаратами кругового дей- ствия. Вода в него поступает под напором (46-66 м) из гидрантов закрытой оросительной сети. Под действием этого напора специальный механизм приводит в движение опорные тележки. В зависимости от выпускаемой модификации ДМ «Фрегат» (ДМУ-А и ДМУ-Б) число опорных тележек составля- ет 7-20, длина трубопровода - 199-572 м, забираемый расход воды - 20-90 л/с, сред- няя интенсивность дождя - 0,17-0,31 мм/мин, площадь, поливаемая с одной по- зиции, - 16-111 га. Поливную норму (100- 1200 м 3 /га и более) регулируют изменени- ем времени полного оборота. Водопроводящий трубопровод установлен на высоте 2,2 м. Поэтому ДМ «Фрегат» может поливать высокостебельные культуры. Общий уклон поля для этой машины не должен превышать 0,08, местный уклон (между опорными тележками) – 0,22. Модель ДМУ-А имеет гибкие вставки на трубопроводе, поэтому ее можно использовать и при более сложном микрорельефе. Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр» – фронтального действия, состоит из водопрово- дящего трубопровода длиной 448 м, установленного на 17 опорных тележках на высоте 2,1 м от поверхности земли. Вода в него поступает из гидрантов закрытой оросительной сети. Расстояние между оросите- лями - 920 м, между гидрантами - 54 м. Напор воды у гидранта - 45 м, расход подаваемой воды - 120 л/с. Опорные тележки имеют электрический привод и находятся на расстоянии 27 м одна от другой. В местах их расположения на трубо- проводе установлены фермы-открылки длиной 13,5 м, на концах которых размещены дожде- вальные аппараты «Роса-3». Полив проводится позиционно (рис. 4.20). С одной позиции полива- ется площадь 2,5 га (460 на 54 м). Дождевальной машиной ДФ-120 «Днепр» можно поливать зерновые, овощные, техниче- ские, ягодные культуры, многолетние травы и др. Дальнеструйные дождевальные машины 21 К дальнеструйным относятся дождевальные машины ДДН-70 и ДДН-100 (рис.). Их кон- струкции и принцип работы аналогичны. Все оборудование смонтировано на специальной раме, навешиваемой на трактор. Привод насоса и вращение дождевального аппарата осуществляется че- рез редуктор от вала отбора мощности трактора. Полив проводится позиционно по кру- гу или сектору. Дождевальный аппарат вращается вокруг вертикальной оси, совершая один оборот за 4-5 мин. Вода забирается из открытых каналов или гидрантов закрытой оросительной се- ти. Размер поля в направлении, по- перечном оросителям, должен быть кратен расстоянию между ними (100- 120 м). Крайние оросители нарезают от границ поля на расстоянии, равном половине расстояния между оросителями. Схемы полива ДДН-70 и ДДН-100 приведены на рис. 14. Рис. 14. Схемы полива дальнеструйными машинами ДДН-70 и ДДН-100: а–по кругу; б–по сектору; 1–ороситель (временный ороситель или трубопровод); 2 – вре- менная полевая дорога; 3 – граница поля; l – расстояние между оросителями; l 1 – расстояние меж- ду позициями дождевальных машин; заштрихована площадь полива с одной позиции с учетом пе- рекрытия дождем Максимально допустимые расстояния между позициями дождевальных машин на оросите- ле и между оросителями зависят от схемы размещения стоянок на позициях. Длину оросителей принимают 500-1000 м, уклон i < 0,002. Площадь полива за сезон для ДДН-70 составляет 60-70 га ДДН-100 – 90-100 га. |