2.3 Складання календарного плану поливів

Для побудови календарного плану поливів (табл.2.5) вихідними даними є черговість поливу, протяжність поливу та подача води на поля. Складають план в такій послідовності:

а) визначають черговість поливу сільськогосподарських культур згідно календарного графіка.

б) за витратою дощувальної машини та поливною нормою знаходять площу, политу однією дощувальною машиною за добу

ω_доб = 86,4·q· k /m, (2.9)

де q - витрата дощувальної машини, л/с;

k – коефіцієнт використання робочого часу машини;

m - поливна норма, м³/га.

Якщо на полі працює декілька дощувальних машин, тоді площу, политу всіма одночасно працюючими машинами за добу визначають за формулою

F_доб= ω_доб n_д (2.10)

в) встановлюють тривалість (кількість діб) поливу кожного поля

t_п = ω_н/ F_{доб ,} (2.11)

де ω_н - площа нетто одного поля, га.

г) визначають закінчення поливу додаючи до початкового терміну поливу в даній черговості протяжність поливу культури. Початкові терміни, черговість і поливну норму беруть із попередньо складеного календарного графіка поливу.

д) площі полів, їх номери та назви трубопроводів визначають з плану внутрішньогосподарської зрошувальної мережі.

е) кількість операторів дощувальних машин вибирають виходячи з кількості одночасно працюючих машин та навантаження на одного оператора.

є) визначають об’єм (тис.м³) поливної води для кожної культури

W_потр = m ω_н /1000 , (2.12)

та об’єм води (тис.м³), що подається в господарство

W_подача = W_потр /ŋ_в.г.м. (2.13)

Наприклад: для другої черговості на полив буряка цукрового необхідний об’єм води

W_потр=350∙74,9/1000=26,22 тис.м³

а в господарство повинен бути поданий об’єм води, тис.м³: W_потр=26,22/0,98=26,75тис.м³.

2.4 Розробка оперативного плану проведення поливів

та між поливного обробітку ґрунту

Календарний план поливу складають на весь поливний період, тому він не може точно відобразити дійсну потребу рослин у воді в різні періоди їх розвитку.

В процесі реалізації експлуатаційних режимів зрошення систематично виникає необхідність в коригуванні термінів і норм поливу з врахуванням зміни погодних умов, агротехнічних, організаційно-господарських та інших ситуацій в господарстві, тобто виникає необхідність в оперативному управлінні поливами.

Оперативне управління поливами проявляється найбільш ефективно, якщо воно базується на застосуванні технічних засобів бистрого збору та обробітку необхідної інформації та наявності відповідної технологічної служби.

Технологічна служба оперативного управління поливами формується з метою стійкого забезпечення оптимальної для рослин вологості ґрунту і отримання максимально можливого врожаю за рахунок оптимізації поточних та за прогнозами погодних, агротехнічних, грунтово-меліоративних та інших факторів.

Систематичний (щоденний) облік погодних і організаційно-господарських факторів дозволяє прогнозувати ґрунтові вологозапаси на попередні 5-10 діб і коригувати терміни і норми поливу з врахуванням стану вологості ґрунту і рослин на кожному полі.

Весь цикл робіт з оперативного управління поливами здійснюється цією службою в рамках господарств-водокористувачів або організацій, які займаються експлуатацією внутрішньогосподарської зрошувальної системи.

Основні функції і завдання технологічної служби оперативного управління поливами показані в таблиці 2.6, а структурно-функціональна схема оперативного управління поливами наведена на рисунку 2.1.

Процес зрошення засновується в періодичній дискретній компенсації поливами зниження активних запасів вологи, які виникають в результаті накопичення дефіциту водоспоживання сільськогосподарських культур D .

Дефіцит водоспоживання за розрахунковий період (мм) визначають в мм шару води або в м³/га, а величину його за добу можливо визначити по залежності на основі рівняння водного балансу:

D = (2.14)

де сумарне випаровування, яке складається із транспірації рослин та випаровування з ґрунту, мм;

- активний шар опадів за розрахунковий період, мм;

- капілярний притік при близькому заляганні ґрунтових вод, мм.

Таблиця 2.6 - Основні функції та завдання технологічної служби оперативного управління поливами

Основні функції	Функціональні завдання
Розробка планових режимів зрошення сівозмінних культур на наступний сезон	Збір та аналіз інформації про технічний стан зрошувальної мережі, розробка структур посівів, розміщення поливної техніки на полях, забезпечення ресурсами, інші вихідні дані. Розробка планових експлуатаційних режимів зрошення сільськогосподарських культур на наступний сезон
Контроль і аналіз меліоративного стану зрошуваних земель	Збір і оцінка даних про водно-фізичні властивості ґрунтів, динаміка рівня ґрунтових вод, їх мінералізація, хімічний склад ґрунтів та ін. Визначення вихідних волого запасів в ґрунті на зрошуваних полях та подальший їх контроль.
Оперативне планування і корегування графіків поливу	Збір і аналіз поточної метеорологічної інформації, відомостей про стан ґрунтів та рослин, оперативних даних про поточний стан зрошувальної мережі, поливної техніки, реалізованих поливів. Планування термінів і норм поливів на майбутні 10 діб та їх коригування на основі поточної ситуації і прогнозованій інформації. Прийняття рішень, підготовка та передача рекомендацій для реалізації плану поливів.
Оперативне управління поливами	Контроль виконання оперативних планів і якості поливу. Збір інформації про виконання оперативного плану поливів. Повторне використання інформації з метою аналізу, обліку і звітності.

При визначені параметрів рівняння водного балансу поля період планування і реалізації технологій зрошення приймають рівним одній декаді, як і прийнято багаторічною практикою експлуатації зрошуваних ділянок. Крім цього, важливим фактором в процесі управління поливами є значне підвищення точності прогнозу метеорологічних параметрів на кожну наступну декаду на основі їх фактичних даних поточного року за попередній період до декади, яка планується. Таким чином, значне підвищення точності визначення параметрів рівняння водного балансу та прогнозу метеорологічних параметрів на короткий часовий період (до 9-10 діб) на основі їх фактичних даних поточного року за попередній період, а також реалізації технологій зрошення з використанням функціонально-структурного методу, забезпечує оперативне управління поливами на достатньому науково-методичному рівні з високим економічним ефектом.

Сумарне випаровування (евапотранспірація) , мм, розраховують по методу, розробленому А.М. Алпатьєвим:

(2.15)

де К - біокліматичний коефіцієнт, який залежить від сільськогосподарської культури та суми температур від початку періоду вегетації;

- сума дефіциту вологості повітря за розрахунковий період, мб.

Значення біокліматичних коефіцієнтів для відповідних сільськогосподарських культур (згідно виданому студенту завдання) визначають в наступній послідовності.

Із додатку А, таблиця А4, в залежності від варіанту завдання виписують ґрунти та їх водно-фізичні властивості. Користуючись таблицями А5, А6, А7 додатку А виписують кліматичні характеристики по декадах за вегетаційний період: опади, температуру і вологість повітря і дані записують в таблицю 2.7.

По таблиці А8 для розрахункових культур установлюють початок і протяжність вегетації (число декад). Для цих культур, в залежності від суми температур визначається біокліматичний коефіцієнт К для кожної декади (таблиця А9) і значення К також записується в таблицю 2.7.

Дана таблиця характеризує зрошувану ділянку за кліматичними параметрами (температура повітря, величина опадів і дефіцит вологості повітря), а також величині зміни біокліматичного коефіцієнту в залежності від гідрометеопараметрів і для відповідної вирощуваної сільськогосподарської культури. Всі показники представити в розрізі декад вегетаційного періоду.

В таблиці 2.7 наведений розрахунок, згідно завданню студента. В додатку А, таблицях А3-9 показаний «ключ» для заповнення таблиці 2.7.

Використання опадів в поповненні вологозапасів в ґрунті розраховують при умовах:

- при ≤ 5 мм g( ) = 0

- при > 5 мм g( ) = a · ,

де - шар опадів за розрахунковий період, мм;

a – коефіцієнт використання опадів (a=0,65 -0,80).

Значення ґрунтових вод в забезпеченні рослин вологою залежить від глибини їх залягання, мінералізації, потужності кореневої системи рослин, механічного складу ґрунтів зони аерації , а також режиму зрошення культур. При відсутності експериментальних даних капілярне використання ґрунтових вод ,мм, розраховують за залежністю

= , (2.16)

де - евапотранспірація за розрахунковий період, мм;

- коефіцієнт, який залежить від глибини залягання ґрунтових вод Н, потужності кореневмісного шару h^(a), механічних властивостей ґрунту (таблиця А4) та приймаються по таблиці А3 додатку А.

При визначенні необхідно проводити горизонтальну і вертикальну інтерполяцію.

За відсутністю фактичних даних в навчальній РГР середню глибину залягання прісних ґрунтових вод на ділянці Н, м, визначають по залежності

Н=1,6 + а/10, (2.17)

де а – остання цифра залікової книжки.

Поливна норма m, м³/га, залежить від сільськогосподарської культури, механічних властивостей ґрунту і визначають її за залежністю

m=10· (2.18)

де - - щільність ґрунту в розрахунковому шарі, т/м³;

- розрахунковий активний шар ґрунту, який залежить від сільськогосподарської культури і фази її розвитку, м;

- найменша вологоємність ґрунту, в % від ваги сухого ґрунту;

- передполивний поріг, в % від .

Відсутність надійних безінерційних датчиків вологості, простих експрес-методів контролю вологості ґрунту спонукало розробці непрямого методу контролю вологозапасів в ґрунті , мм, та застосуванням рівняння водного балансу, представленого в кінцево-від’ємній формі

(2.19)

де - вологозапаси в ґрунті на кінець і на початок розрахункового періоду, мм.

Зміст методу полягає в наступному. На кожному полі сівозміни ранньою весною визначають початкові вологозапаси в ґрунті. В цей же період виконують весняні заміри РГВ на ділянці і будують карту ізогіпси. По найближчій гідрометеорологічній станції виписують декадні характеристики клімату за вегетаційний період: опади, середньодекадну температуру повітря та значення середньодекадного дефіциту вологості повітря.

Рисунок 2.1 - Функціональна схема оперативного управління поливами

Процес зрошення в зонах недостатньої природної вологості зводиться до підтримки оптимального водно-повітряного і поживного режимів в оптимальному діапазоні зміни вологості ґрунту.

Верхньою границею максимальної вологості, вище якої надлишок вологи втрачається на стік і фільтрацію і може визвати ерозію ґрунту, поповнення та підйом ґрунтових вод, вимивання поживних речовин та інший негативний вплив на родючість ґрунту, прийнята вологість, яка відповідає найменшій вологоємності ґрунту V^(НВ) .

Нижньою границею діапазону оптимальної вологості ґрунту розрахункового шару є вологість, яка відповідає вологості передполивного порогу V^(ПП).

При достатніх трудових та інших видах ресурсів цільова функція оптимального управління поливами основується в підтримці запасу вологи активного шару ґрунту в межах границь оптимального діапазону

V^(НВ)> > V^(ПП), (2.20)

де V^(НВ)- запаси вологи в ґрунті при вологості, відповідній найменшій вологоємності, мм;

- фактичні запаси вологи в ґрунті на момент ,мм;

V^(ПП)- мінімальні (критичні) запаси вологи в ґрунті при вологості, відповідній передполивному порогу , мм.

При такому плануванні забезпечуються мінімальні втрати води і оптимальне забезпечення водою рослин, що обумовлює отримання максимально можливої урожайності культур для конкретних умов.

Вологозапаси розрахункового активного шару ґрунту V^(НВ),мм, при вологості, відповідній найменшій вологоємності, залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту, фази розвитку рослин і визначається по залежності

V^(НВ)=10· , (2,21)

де 10- перевідний коефіцієнт.

Вологозапаси в ґрунті при вологості ґрунту, відповідній перед поливному порогу V^(ПП), мм, залежать від фази розвитку рослин, водно-фізичних властивостей ґрунту та визначається по залежності

V^(ПП)= , (2.22)

де - поріг в % від найменшої вологоємності ґрунту (таблиця А10, додаток А).

Оперативний план поливів складається на основі короткотермінового прогнозу (таблиця 2.8) і фактичних вологозапасів на полях сівозміни. Із-за відсутності даних про фактичні вологозапаси на полях на початок розрахункової декади V^(О), мм, в РГР їх визначають по залежності:

V^(о)= (2.23)

де - вологозапаси на початок розрахункової декади в % від V^(НВ), (таблиця А11, додаток А);

V^(НВ)- вологозапаси в ґрунті, при вологості, відповідній найменшій вологоємності в розрахунковому шарі ґрунту і визначається за формулою 2.21 в залежності від .

Таблиця 2.8 - Короткотерміновий метеопрогноз та значення біокліматичних коефіцієнтів сільськогосподарських культур в розрахунковій декаді

Розрахункова декада			2 декада червня
Прогноз суми температур в розрахунковій декаді ∆tпрог,оС			230
Прогноз опадів в розрахунковій декаді , мм			20
Прогноз середньо декадної відносної вологості повітря, , мб			17,3
Сільськогосподарська культура			Значення в розрахунковій декаді
Люцерна Цукровий буряк Ячмінь Озима пшениця	960 631 631 960	1190 861 861 1190	0,58 0,55 0,78 0,69

Примітка:

1. - сума температур від початку періоду вегетації до розрахункової декади і визначається по таблиці 2.7 для кожної культури в сівозміні;

2. - в розрахунковій декаді рівна = +∆t_прог.

3. Біокліматичний коефіцієнт визначається по таблиці А9 для кожної культури в залежності від .

Вихідні дані зі складання оперативного плану поливів зводять в таблицю 2.9.

Таблиця 2.9 - Зведена відомість вихідних даних зі складання оперативного плану поливів на розрахункову декаду

№ з /п	Вихідні дані для кожного поля	Номер поля сівозміни
		1	2	3	n
1	Сільськогосподарська культура	люцерна	люцерна	озима пшениця
2	Фаза розвитку рослин	2	2	3
3	Розрахунковий шар ґрунту в залежності від фази розвитку	0,9	0,9	0,8
4	V(НВ) в залежності від і водно-фізичних та механічних властивостей ґрунту , мм/га	162	162	144
5	, %	0,84	0,72	0,94
6	Вологозапаси на початок розрахункової декади V(О),мм/га	136	117	135
7	, % (в залежності від фази рослини та механічного складу ґрунту)	0,7	0,7	0,65
8	Вологозапаси відповідні перед поливному порогу V(ПП), мм/га	114	114	94

Примітка: кількість полів та перелік сільськогосподарських культур приймають згідно завдання.

Розрахунок дефіциту водоспоживання сільськогосподарських культур на дану декаду зводять в таблицю 2.10.

Таблиця 2.10 - Дефіцит водоспоживання сільськогосподарських культур в розрахунковій декаді

Сільськогосподарська культура	Кб	, мб	, мм/га	, мм/га	, мм/га		, мм/га	, мм/га
Люцерна	0,58	173	100	20	16	0,1	10	74
Озима пшениця	0,69	173	110	20	16	0,05	6	97
…	…	…	…	…	…	…	…	…
Цукровий буряк	0,55	173	95	20	16	0,1	9.5	69,6

Аналіз виконаних розрахунків значень необхідно порівняти з волого запасами на кожному полі сівозміни, які відповідають передполивному порогу V^(ПП) на цих же полях.

Якщо отримане значення > V^(ПП), це вказує на те, що поточних вологозапасів в ґрунті достатньо для нормального розвитку рослин і полив на цьому полі в розрахунковій декаді проводити не потрібно.

Якщо < V^(ПП), то на цьому полі на кінець планування поточні вологозапаси наближаються до критичного значення і на цьому полі необхідно провести полив розрахунковою нормою.

Для визначення критичної дати початку проведення поливу будують графік зміни вологозапасів в розрахунковій декаді (рис.2.2). На цьому графіку верхньою границею вологості є вологозапаси, які відповідають найменшій вологоємності ґрунту в розрахунковому шарі (таблиця 2.9), а нижньою – вологозапаси, які відповідають передполивному порогу.

На вертикальній шкалі вологості з лівої сторони графіка (початок розрахункової декади) відкладають значення V^(О), а на правій шкалі (кінець розрахункової декади) відкладають значення . Ці точки з’єднують відрізком прямої лінії, який показує зміну вологозапасів в розрахунковій декаді.

Точка перетину лінії зміни вологозапасів з лінією, яка відповідає передполивному порогу указує критичну дату початку проведення поливу.

Поливна норма визначається за формулою

m=10· . (2.24)

Отримане значення m округляють до цілих десятків.

Такі графіки зміни вологозапасів будуються для всіх полів, на яких необхідно провести полив в розрахунковій декаді.

Критичну дату початку проведення поливу t , діб, можна визначити і аналітично, користуючись наступною формулою:

, (2.25)

де Т - проміжок планування, рівний одній декаді, 10 діб;

V ^(О)- вологозапаси на початок розрахункової декади, мм/га;

- вологозапаси на кінець розрахункової декади, мм/га;

V ^(ПП)- вологозапаси , які відповідають передполивному порогу, мм/га.

V, мм/га

1 60										V(НВ)	=162
140
120
1 00										V(ПП)	=114
80
60
											=62
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
	червень

Рисунок 2.2 – Графік зміни вологозапасів в розрахунковій декаді на полі

За результатами розрахунків складають оперативний план поливу на розрахункову декаду (таблиця 2.11).

Таблиця 2.11 – Оперативний план поливу

Терміни поливу	№ поля	Культура	m, м3/га	Fдоб, га	Т, діб	Wнт, тис.м3
червень
13-19	1	люцерна	480	10,5	7	35,3
12-18	2	люцерна	480	10,5	7	35,3
і т.д.	…	…	…	...	…	…

На основі складеного оперативного плану полива (таблиця 2.11)) будують графік роботи дощувальних машин в розрахунковій декаді (таблиця 2.12). При його побудові відкладають терміни поливу, знайдені графічним шляхом (рисунок 2.2). Витрати дощувальних машин Q, л/с додають по кожному дню декади і визначають добову витрату води на сівозмінну дільницю Q_нт^сів., л/с. Витрату води із врахуванням втрат по внутрішньогосподарській мережі Q_т.в.^сів., л/с, визначають із врахуванням коефіцієнту корисної дії мережі ( _вгм=0,98).

Таблиця 2.12 - Графік роботи дощувальних машин в розрахунковій декаді

№ поливу	Назва культури	Q, л/с	Червень
			11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	Люцерна	90
2	Люцерна	90
N	Капуста	90
Витрата води Qнтсів., л/с			-	90	180	180	180	270	270	270	180	90
Витрата брутто Qт.в.сів., л/с				92	184	184	184	276	276	276	184	92

На основі виконаних розрахунків (таблиця 2.11) по оперативному плануванню необхідно зробити висновок, в якому указати-на яких полях необхідно провести полив в даній декаді.

При складанні оперативного плану поливів необхідно враховувати щоб добова полита площа дорівнювала продуктивності одного або двох тракторів на після поливному обробітку міжрядних культур.

Можливу добову площу поливу (га) установлюють в залежності від витрати і поливної норми

F_доб=3,6Q·t/m, (2.26)

де t – кількість годин поливу за добу.

Раціональне використання техніки забезпечується у тому разі, якщо полита за добу площа складає не менше 12-тис. га.

Втрати великої кількості вологи на випаровування та значне зниження врожаю відбувається у тому випадку коли культивація відбувається з запізненням. З приводу цього поздовжню культивацію необхідно проводити через 2 доби після поливу, а поперечну через добу після поздовжньої.

Розробку оперативного плану проведення поливів та між поливного обробітку ґрунту виконують в табличній формі (табл. 2.13).

Затверджений оперативний план виступає основним документом для видачі наряду на полив.

При розробці оперативного плану поливів одночасно розробляють план роботи механізмів на після поливному обробітку ґрунту просапних культур. Всі зміни, заносять в план водокористування при розробці оперативного плану поливів, погоджують з експлуатаційною дільницею. З цією метою за добу до наступної декади подається заявка на воду.

Отримавши завдання на полив, бригадир розробляє на основі відкоригованого графіку поливів декадні графіки роботи трубопроводів, дощувальних агрегатів та видає їх механікам-операторам за добу до наступної декади.