18.6. 4. Наближена оцінка можливості утворення верховодки при зрошенні

При наявності слабоводопроникних прошарків в ненасиченій зоні зрошення може викликати утворення шару верховодки.

Розглянемо випадок утво­рення верховодки при зрошенні для схеми, запропонованій на рис. 18.13; верхній шар з водовіддачею і ко­ефіцієнтом фільтрації , нижній - потужністю і коефіцієнтом фільтрації .

Рис. 18.13. Розрахункова схема для оцінки умов утворення верховодки.

Очевидно, що при та інтенсивності інфільтраційного жив­лення буде мати місце утворення шару верховодки з рівнем . Після поливу шар верховодки буде знижуватися за рахунок просочування води через слабопроникливий шар до рівня .

Розрахунок часу зниження шару верховодки виконується за фор­мулою

, (18.115)

де , , .

18.7. Розрахунок сольового режиму (прогноз засолення ґрунту зони аерації)

При виконанні розрахунку насамперед необхідно мати надійні матеріали ґрунтових і гідрогеологічних досліджень з вмісту і видах солей в ґрунтах і ґрунтових водах.

Метою розрахунку сольового режиму є забезпечення сприятливого сольового режиму в активному шарі ґрунту.

Для ґрунтів сухостепової і степової зон прогноз сольового режиму і динаміки поглинання основ (Na, Ca, Mg) ведуть на підставі вирішення рівнянь конвективної дифузії і рівнянь ізотерм іонного обміну

, (18.116)

; , (18.117)

(18.118)

, (18.119)

(18.120)

де – концентрація іонів в ґрунтовому розчині, мгекв/100г;

– вміст іонів в ґрунтовому поглинаючому комплексі (ГПК), мгекв/100г;

– глибина (координата) від поверхні ґрунту, м, ;

– тривалість розрахункового періоду, діб;

– потужність розрахункового шару ґрунту, м;

р=1, 2, і 3 відносяться відповідно до характеристик іонів Na, Ca, Mg;

і – коефіцієнти ізотерм іонообмінної сорбції;

– коефіцієнт конвективної дифузії;

– швидкість фільтрації.

Розв’язок цих рівнянь дозволяє визначити динаміку іонів Na, Ca, Mg в ґрунтовому розчині та ґрунтовому поглинаючому комплексі, якщо попередньо будуть визначені їх початкові значення розподілу в ґрунтовому розчині , їх сумарний вміст в ґрунтовому поглинаючому комплексі , їх концентрація в зрошувальній воді , дослідні параметри , , , а також якщо відомий закон зміни швидкості фільтрації . Вирішення сформульованої задачі здійснюється методом кінцевих різниць.

Допускається прогноз водно-сольового режиму виконувати на підставі лінійних моделей вологопереносу.

18.8. Прогноз мінералізації дренажного стоку

Для горизонтального дренажу прогноз і оцінку зміни мінералізації дренажних вод визначають за формулою

, (18.121)

де – мінералізація дренажних вод, г/л;

– об’єм поданої води на поле за одиницю часу (рік), м³/га;

– об’єм відведеної води за одиницю часу (рік), м³/га;

– концентрація солей в зрошувальній воді, г/л;

– початковий (вихідний) запас солей в розрахунковій товщі ґрунту, кг/га;

– водоутримуюча здатність ґрунту (найменша вологоємкість розрахункової товщі), м³/га;

– показник відносного вмісту хлоридів ( ), сульфатів ( ), гідрокарбонатів ( ) в загальній сумі вихідних мінеральних солей, долі від одиниці;

– час, років;

– параметр, що враховує „активність” вилуджування солей відповідно хлоридів ( ), сульфатів ( ), гідрокарбонатів ( ).

Рекомендовані такі значення параметрів:

• =1,165 для хлоридів;

• =0,426 для сульфатів;

• =0,265 для гідрокарбонатів.

При розрахунку зміни концентрації одного із аніонів приймають =1 для прогнозного аніону і =0 для двох інших аніонів, а значення параметрів , , і беруть відповідно цього інградієнту.

При застосуванні вертикального систематичного дренажу, коли водозабір здійснюється із нижнього добре водопроникного шару, перекритого зверху слабко проникною засоленою покривною товщею, прогнозну мінералізацію дренажного стоку для розглянутого періоду (0-Т) можна визначити за формулою

, (18.122)

де – осереднена мінералізація дренажних вод, г/л, що відводиться свердловиною в момент часу ;

– крок часу, приймають ;

– 1, 2, ..., ;

– мінералізація розчину, який надходить із верхнього покривного шару в нижній через крівлю в момент часу , г/л;

– вихідна осереднена концентрація солей в нижньому дренованому шарі, г/л;

, – потужність відповідно верхнього і нижнього шарів ґрунту, м;

– середня за розрахунковий період інтенсивність надходження води із покривного шару в нижній, м/добу;

– тривалість розглянутого періоду, діб;

– шпаруватість нижнього шару ґрунту.

Мінералізація води , що надходить із верхнього покривного шару в нижній в момент часу , визначають за спеціальною номограмою.