Глава 11. Расчет режима орошения сельскохозяйственных культур.

11.1 Определение сроков и норм полива графоаналитическим методом

В понятии режима орошения входят: определение для данной культуры оросительных и поливных норм, назначение сроков поливов, составление графика поливов и его укомплектование.

Определение сроков и норм поливов проводят графоаналитическим методом, предложенным А. Н. Костяковым.

Изменение запасов воды (м³/га) в активном слое почвы за декаду (табл.) рассчитывают по уравнению водного баланса:

± ∆W = П – Р = [ O +∆W + W_кон] – [E+Ф + G], где

±∆W – изменение запаса влаги за расчетный период, м³/га;

П – приход воды, м³/га, О – осадки, м³/га

Р – расход, м³/га;

∆W – доступный запас воды в слое прироста корневой системы растений, м³/га;

W_кон – конденсация водяных паров, м³ \га

Е – суммарное водопотребление, м³/га

Ф – вертикальная фильтрация, м³/га

G –поверхностный сток, м³/га

Однако, понимая, что конденсация водяных паров в почве, величины стока и фильтрации незначительны, уравнение водного баланса упрощается и принимает вид:

± ∆W = О + ∆W – Е

Расчет приходных частей уравнения водного баланса

М_ос = μ х А х 10, где

М_ос – осадки, м³/га

А – количество осадков, мм (табл. 14);

μ – коэффициент использования осадков;

10 – коэффициент перевода мм в м³.

Апрель 3 декада:

М_ос = 0,9 х 9,0 х 10 = 81,0 м³/га

∆W = 100 х h x d_v x НВ, где

∆W – допустимый запас влаги в слое прироста корневой системы растений, м³/га;

h – прирост корневой системы за декаду, м (табл. 14);

d_v – объемный вес почвы, г/см³; d_v = 1,08г/см³

НВ – наименьшая влагоемкость, Нв = 31%.

Апрель 3 декада:

∆W = 100 х 0,05 х 1,08 х 31 = 167,4м³/га

Расчет расходных частей уравнения водного баланса

Величину суммарного водопотребления вычисляют по формуле А. Н. Костякова:

Е = К х У х Р / 100, где

К – коэффициент суммарного водопотребления, м³/ц. Он определяется для каждой культуры по таблице. Принимаем, что К = 10м³/ц;

У – плановый урожай ц/га; У = 650 ц/га;

Р – распределение суммарного расхода воды по декадам (табл. 14)

апрель 3 декада:

Е = 10 х 650 х 2/100 = 130 м³/га

Зная приход и расход воды в активном слое почвы, находят ее избыток или недостаток по каждой декаде.

Для последующего графоаналитического расчета по определению оросительной нормы необходимо знать допустимые предельные запасы воды в активном слое почвы за вегетационный период. Верхний оптимальный предел (ВОП) характеризует потенциальную водоудерживающую способность активного слоя почвы и близок к наименьшей влагоемкости (НВ).

ВОП = 100 х Н х d_v х НВ, где

ВОП – верхний оптимальный предел запаса воды в активном слое почвы, м³/га;

Н – активный слой почвы, м (табл. 14);

d_v – объемный вес почвы, г/см³;

НВ – наименьшая влагоемкость; НВ = 31%.

Апрель 3 декада:

ВОП = 100 х 0,4 х 1,08 х 31= 1339 м³/га

Нижний оптимальный предел (НОП) соответствует объему воды в активном слое, ниже которого влажность не должна опускаться. Его определяют по формуле:

НОП = 0,75 х ВОП

Апрель 3 декада:

НОП = 0,75 х 1339 = 1004 м³/га

Значения НОП и ВОП записывают в таблицу 15. По данным этой таблицы строят график предельных запасов воды в активном слое почвы. На графике получают две кривые W_ВОП и W_НОП. Кривая W_НОП будет сигнализировать о необходимости проведения полива, как только кривая фактического запаса воды будет приближаться к ней. Кривая W_ВОП будет служить «потолком» при назначении поливных норм, которые должны быть такими, чтобы после полива (в тот же день) запас воды в активном слое не превышал ВОП.

Таблица 14 Расчет элементов водного баланса для орошения культур кормового севооборота

Расчетные элементы	Апрель	май				июнь				июль				август				Сентябрь
	3	1	2	3	1		2	3	1		2	3	1		2	3	1
Атмосферные осадки (А), мм	9	11	12	13	14		15	17	19		19	18	18		17	16	14
Коэффициент использования осадков (µ)	0,9	0,9	0,9	0,9	0,8		0,8	0,8	0,8		0,8	0,7	0,7		0,7	0,7	0,7
Активные условия почвы (Н),м	0,4	0,4	0,4	0,45	0,5		0,55	0,6	0,65		0,7	0,75	0,8		0,8	0,8	0,8
Углубление активного слоя почвы (h) , м	_	_	_	0,05	0,05		0,05	0,05	0,05		0,05	0,05	0,05		_	_	_
Распределение суммарного расхода воды по декадам (Р),%	2	2	4	6	8		9	10	11		12	12	11		7	4	2

Таблица 15 Ведомость водобалансовых расчетов и определение прихода и расхода воды в расчетном слое почвы

Статьи водного баланса, м^3/га	апрель	май				июнь				июль				август				Сентябрь		всего
	1	1	2	3	1		2	3	1		2	3	1		2	3	1
Приход воды от атмосферных осадков (О), м^3/га	81	99	108	117	112		120	136	152		152	126	126		119	112	98		1658
Приход воды от углубления акт. слоя почвы, м^3 /га	-	-	-	167,4	167,4		167,4	167,4	167,4		167,4	167,4	167,4		167,4	167,4	167,4		1336
Итого приход:	81	99	108	284	279		287	303	319		319	293	293		119	112	98		2994
Расход воды на испарение и транспирацию (Е), м^3/га	130	130	1260	390	520		585	650	715		780	780	715		455	260	130		6500
Итого расход	130	130	260	390	520		585	650	715		780	780	715		455	260	130		6500
плюс Баланс минус	-	-	-	-	-		-	-	-		-	-	-		-	-	-		-
	49	31	152	106	241		298	347	396		461	487	422		336	148	32		3506
ВОП	1339	1339	1339	1507	1674		1841	2009	2176		2344	2511	2678		2678	2678	2678		28791
НОП	1004	1004	1004	1130	1256		1381	1507	1632		1758	1883	2009		2009	2009	2009		21593

Для последующего графоаналитического расчета по определению сроков и норм полива на графике динамики влажности почв строят кривую фактического запаса воды в активном слое. Для этого вначале определяют запас воды в активном слое почвы в день посева свеклы, (посев свеклы производится в первой декаде мая) по выражению:

Wпос = 100 х Н х d_v х НВ х 0,9 , где

Н – активный слой почвы, м

d_v – объемный вес почвы, г/см³

НВ – наименьшая влагоемкость.

Wпос = 100 х 0,4 х 1,08 х 31 х 0,9

Wпос = 1339 м³/га

Полученное значение наносят на график и записывают в таблицу 16. эта точка считается началом кривой фактического запаса воды. Влажность почвы на конец первой декады мая вычисляют по выражению:

Wк = Wпос ± Б , где

Б – баланс воды за декаду, м³/га (табл. 15). Т. К посев мы проводим приблизительно со второй декады мая то и расчеты мы начинаем со второй декады мая.

Wк = 1339 – 152

Wк = 1053м³/га

Это число записывают в соответствующую графу таблицы 16 и наносят на график. Две полученные точки соединяют линией. Так как влажность на конец второй декады оказалась в оптимальных пределах Wвоп > Wк > Wноп, то ее принимают равной влажности на начало второй декады мая и записывают в соответствующую графу таблицы 16.

Запас воды на конец декады вычисляют по формуле:

Wк = Wн ± Б

Б – баланс воды за декаду, м³/га

Результаты записывают в таблицу 16 и наносят на график.

Такой порядок расчета сохраняется до тех пор, пока влажность на конец расчетной декады не окажется меньше НОП. Когда кривая фактического запаса воды пересечет линию НОП, то в точке пересечения определяют по горизонтальной оси дату, а по вертикальной – норму полива. Для этого из полученной точки проводят линию параллельную вертикальной оси до пересечения ее с кривой ВОП.

По вертикальной оси определяют запас воды в почве до полива (в точке пересечения с линией НОП), запас воды в почве после полива (в точке пересечения с линией ВОП), норму полива, а также запас воды на конец декады и начало следующей декады с учетом полива. Максимальную поливную норму (м³/га) определяем по зависимости:

Для третьей декады мая

m_max = Wвоп – Wноп

m_max = 1380 – 1040 = 377 м³/га

Поливную норму в конце вегетации принимают из расчета создания достаточного запаса воды в почве для созревания урожая.

Рассчитав нормы полива культуры, определяют ее оросительную норму. Оросительная норма для каждой культуры, входящей в севооборот, равна сумме ее поливных норм.

Таким образом, определяются сроки и нормы полива для каждой культуры севооборота (табл. 17).

Чтобы рассчитать параметры оросительной системы, необходимо определить среднюю оросительную норму. Средняя оросительная норма – это количество воды, которое необходимо подать на один усредненный гектар севооборота, чтобы получить запланированный урожай.

Мср = (М₁ х S₁ + M₂ x S₂ +....+ Mn x Sn) / (S₁ + S₂ +....+ Sn), где

М₁….Мn – оросительные нормы для каждой культуры севооборота, м³/га

S₁....Sn – площадь полей севооборота, га.

Мср = 2691 м³

Таблица 16 Нормы и число поливов сахарной свеклы кормового севооборота

Месяцы и декады		Запас воды на начало декады, м^3/га	Приход или расход воды в почве, м^3/га	Конечный запас воды в почве, м^3/га	Дата полива	№ полива	Запас воды в почве, м^3/га		Размер поливной нормы, м^3/га
							До полива	После полива
Апрель	3	-	-	-	-	-	-	-	-
Май	1	-	-	-	-	-	-	-	-
	2	1205	-152	1053	-	-	-	-	-
	3	1053	-106	947	23	1	1040	1380	377
Июнь	1	1324	-241	1083	5	2	1200	1600	418
	2	1501	-298	1203	16	3	1330	1730	460
	3	1663	-347	1316	26	4	1460	1940	502
Июль	1	1818	-396	1422	6	5	1590	2110	544
	2	1966	-461	1505	16	6	1700	2270	586
	3	2091	-487	1604	26	7	1840	2390	628
Август	1	2232	-422	1810	7	8	1970	2630	669
	2	2479	-336	2143	-	-	-	-	-
	3	2143	-148	1995	29	9	2010	2680	669
Сентябрь	1	2664	-32	2632	-	-	-	-	-

11.2. Составление графика полива культур кормового севооборота и его укомплектование.

кормового севооборота и его укомплектование.

При увязке сроков полива каждой культуры с послепосевной обработкой почвы необходимо знать состав культур, площадь под культурой, нормы и сроки поливов. На основании этих данных составляют график полива культур проектируемого севооборота. Расчет ведут в такой последовательности:

1. продолжительность полива (t, сут) поля севооборота определяют по формуле:

t = , где

Т – межполивной период, сут;

n – число полей севооборота.

t = = 1.5 сут.

2. определяют начало и конец полива для каждой культуры севооборота. Так как в таблице 17 даны средние сроки полива, то для определения начала и конца полива необходимо сначала продолжительность полива площади, занятой культурой, разделить пополам. Полученное число отсчитываем влево от средней даты полива, остальную часть срока отсчитываем вправо.

3. расход воды (Q, л/с) на полив площади, занятой культурой, вычисляют по формуле:

Q= ,где

m – поливная норма, м³/га (табл.17);

S – площадь, занятая культурой, га;

t – время полива поля, сут.

Результаты расчетов заносят в таблицу 17.

Таблица 17 Определение средней оросительной нормы культур севооборота

культура	Сроки, нормы и число поливов			Оросительная норма культур, м^3/га
	№ полива	Поливная норма, м^3/га	Средняя дата полива
Многолетние травы	1	400	01,06	2600
	2	500	25,06
	3	500	15,07
	4	600	01,08
	5	600	20,08
Сахарная свекла	1	377	23,05	4853
	2	418	05,06
	3	460	16,06
	4	502	26,06
	5	544	06,07
	6	586	16,07
	7	628	26,07
	8	669	07,08
	9	669	29,09
Кукуруза зерно	1	400	10,06	2100
	2	500	01,07
	3	600	20,07
	4	600	10,08
подсолнечник	1	500	10,06	1700
	2	600	01,07
	3	600	20,07
Озимая пшеница + травы	1	600	01,09	2200
	2	500	20,05
	3	500	10,06
	4	600	10,07

Средняя оросительная норма культур севооборота Мср 2691 м³/га.

Таблица 18 Ведомость для составления графиков поливов сельскохозяйственных культур

культура	Пло ща дь, га	№ полива	Неукомплектованный							Укомплектованный
			Поливная норма нетто, м^3/га	Средн. дата полива	Начало полива	Конец полива	Длит. полива, сут	Расход воды, л/с	Начало полива		Конец полива	Длит. полива	Расход воды, л/с
Многолетние травы		1	400	01,06	01,06	02,06	2	106,5				1,5	142
		2	500	25,06	25,06	26,06	2	131,1				2	133,1
		3	500	15,07	15,07	16,07	2	131,1				2	133,1
		4	600	01,08	01,08	02,08	2	159,7				2,5	127,8
		5	600	20,08	20,08	21,08	2	159,7				2,5	127,8
Свекла сахарная		1	377	23,05	23,05	24,05	2	100,4				1.5	133,9
		2	418	05,06	05,06	06,06	2	111,3				2	11,3
		3	460	16,06	16,06	17,06	2	122,5				2	122,5
		4	502	26,06	26,06	27,06	2	133,6				2	133,6
		5	544	06,07	06,07	07,07	2	144,8				2	144,8
		6	586	16,07	16,07	17,07	2	156,0				2,5	124,8
		7	628	26,07	26,07	27,07	2	167,2				2.5	133,8
		8	669	07,08	07,08	08,08	2	178,1				3	118,7
		9	669	29,09	29,09	30,09	2	178,1				3	118,7
Кукуруза зерно		1	400	10,06	10,06	11,06	2	106,5				1,5	142
		2	500	01,07	01,07	02,07	2	133,1				2	133,1
		3	600	20,07	20,07	21,07	2	159,7				2,5	127,8
		4	600	10,08	10,08	11,08	2	159,7				2,5	127,8
Подсолнеч ник		1	500	10,06	10,06	11,06	2	133,1				2	133,1
		2	600	01,07	01,07	02,07	2	159,7				2,5	127,8
		3	600	20,07	20,07	21,07	2	159,7				2,5	127,8
Озимая пшеница + травы		1	600	01,09	01,09	02,09	2	159,7				2,5	127,8
		2	500	20,05	20,05	21,05	2	133,1				2	133,1
		3	500	10,06	10,06	11,06	2	133,1				2	133,1
		4	600	10,07	10,07	11,07	2	159,7				2,5	127,8

По данным таблицы 18 строят неукомплектованный график полива культур кормового севооборота. Для этого на вертикальной оси откладывают величины расхода воды (q, л/с), а на горизонтальной – месяцы и декады.

Расход воды для каждой культуры севооборота изображают в виде прямоугольника, ширина которого равна продолжительности полива этой культуры. Прямоугольники закрашивают в различные цвета или по-разному заштриховывают в соответствии с различными орошаемыми культурами.

В неукомплектованном графике отдельные периоды характеризуются тем, что в один и тот же сроки необходимо поливать несколько полей, а в другие полив не требуется. Следовательно, для расчета параметров оросительной сети и организации поливов в хозяйстве он неудобен. График поливов укомплектовывают так, чтобы сохранялся требуемый для орошения объем воды,

При укомплектовании соблюдаются следующие условия: объем воды для данного полива культуры не должен изменяться.

Qн х Тн = Qу х Ту = const, где

Qн, Qу – расход воды по неукомплектованному и укомплектованному графику, л/с;

Тн, Ту – время полива, принятое в неукомплектованном и укомплектованном графиках, сут.

Для укомплектования графика поливов определяем средний расход (Qср, л/с) по формуле:

Qср = (Q1 + Q2 + … + Qn)/n, где

∑Qn – сумма всех расходов, л/с (табл. 18);

n – число расходов.

Qср = 3581 / 25 = 143,2

Далее рассчитываем продолжительность полива (Ту, сут) для укомплектованного графика по зависимости:

Ту = (Qн х Тн)/ Qср

Ту = (106,5 * 2) / 143,2= 1,5

Затем определяем расход воды после укомплектования:

Qу = (Qн х Тн)/ Ту

Qу = (106,5 * 2) / 1,5= 142

Полученные данные Ту и Qу записывают в таблицу 18. Далее уточняют сроки каждого полива с учетом новых значений Ту и Qу и строят укомплектованный график поливов.

Запаздывать с началом проведения полива и начинать его на 3 – 4 дня раньше не рекомендуется. Изменять поливной период можно в основном за счет сокращения продолжительности полива. При укомплектовании надо стремиться к ликвидации 1 – 2-х дневных перерывов в поливах.

График поливов строго индивидуален и строится только для данного хозяйства или небольшой оросительной сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был разработан план осушительно – оросительной системы.

Исходя из климатических условий местности, характерного года расчетной обеспеченности для проектирования осушительно – оросительной системы, выбрали схему оросительно – осушительной системы и методы и способы осушения и орошения.

В курсовой работе проводились расчеты глубины заложения элементов оросительной и осушительной систем, динамики влажности почвы; для оросительной системы – нормы и сроки поливов и сброса избыточных вод. Составили оперативный план регулирования водного режима почвы.

Для проектировки оросительной части системы, с учетом возделываемой культуры, подбирали дождевальную машину и производили расчет полива дождеванием.

Для того, чтобы получать высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур был проведен расчет режима орошения , в котором графоаналитическим способом определили сроки и нормы поливов, составили укомплектованный график полива культур, чтобы каждая культура поливалась в определенные сроки, определенное количество дней и не возникало проблем с тем, что придется поливать несколько полей севооборота в одни и те же сроки.