2. Вивчення видів зрошення і режимів зрошення.

Величина сумарного водоспоживання. Поняття коефіцієнта недоспоживання, сумарного водоспоживання, зрошувальної і поливної норм.

Споживання води рослинами є складним агрофізіологічним процесом, що залежить від родючості ґрунтів, біологічних особливостей культури, сорту, клімату й метеорологічних умов року. Тому сумарні витрати води для однієї й тієї ж культури змінюються в більших межах.

Для визначення зрошувальної норми використають метод водного балансу поля, тобто співвідношення приходу й витрати води з урахуванням зміни її запасів за обраний інтервал часу.

Видатковою статтею водного балансу зрошуваного поля є водоспоживання культур Е (сумарний випар), що включає властиво транспірацію рослин (біологічний випар) і фізичний випар води з поверхні ґрунту, а при дощуванні ще й з поверхні зовнішніх вегетативних частин рослин. Водоспоживання культури визначають шляхом безпосередніх польових вимірів, по аналогах або по емпіричних формулах:

С. М. Алпатьева

Е = к_йd; (1)

А. Н. Костякова

Е = к_уу, (2)

де k₆ — біокліматичний коефіцієнт, дорівнює відношенню сумарного випару до суми середньодобових дефіцитів вологості повітря (величина k₆ береться з таблиць, отриманих для кожної культури); d — сума середньодобових дефіцитів вологості повітря за певний відрізок часу; к_у — коефіцієнт водоспоживання (табл. 19.1); В — урожайність культур.

1. Коефіцієнт водоспоживання к_у сільськогосподарських культур, м³/ц

Культури

Культури

Зернові	70... 180	Багаторічні трави	30... 110
Бавовник	120... 280	Овочі	10...35
Кукурудза	50... 130	Картопля	5...20
Цукровий буряк	8...20

Крім зазначених, є й інші залежності для визначення сумарного водоспоживання Е.

Вода, необхідна для забезпечення оптимального водоспоживання культури, у природних умовах частково заповнює корисно використовуваними атмосферними опадами A ( — коефіцієнт, що враховує непродуктивні втрати природних опадів на стік і випар, прийнятий для вегетаційних періодів рівним 0,7, а невегетаційних 0,3...0,4), кількістю вологи, що надходить в активний шар ґрунту знизу від ґрунтових вод при близькому їхньому розташуванні (капілярне подпитывание), G.

Атмосферні опади приймають за даними метеорологічної станції, розташованої поблизу зрошуваної ділянки.

Капілярне живлення активного шару ґрунту можливо при заляганні ґрунтових вод на глибині менш 3...4 м.

Обсяг використовуваних прісних ґрунтових вод

G = к_грМ, (3)

де к_гр — коефіцієнт, прийнятий для зони недостатнього зволоження по таблиці 2; М — зрошувальна норма при відсутності подпитывания.

2. Коефіцієнт к_гр для визначення живлення ґрунту ґрунтовими водами

Глибина залягання	Ґрунти й середня глибина поширення корінь h, «
ґрунтових вод, м	легені		важкі
	/г<0,6	/г>0,6	/г<0,6	/z>0,6

1,0	0,40	0,60	0,35	0,50
1,5	0,10	0,40	0,20	0,30
2,0	0,02	0,10	0,10	0,20
2,5	—	0,05	0,02	0,10
3,0	—		—	0,05

При розрахунках варто також ураховувати зміну запасів ґрунтової вологи в розглянутому шарі ґрунту на початок W, і кінець розрахункового періоду W_K, у тому числі приріст вологи в результаті збільшення протягом вегетації шару ґрунту (див. табл.1).

Природній приплив вологи (опади й ін.) часто не може повністю забезпечити оптимального водоспоживання культур, у результаті чого виникає дефіцит водного балансу, що може бути заповнений шляхом штучного введення додаткової кількості води. Це кількість води, що подається на зрошуване поле за весь період зрошення, називають зрошувальною нормою М (M^J/ra). Вона визначається по рівнянню водного балансу

М = Е-[уА + G + (W_H- W_K)}. (4)

Потреба кожної культури у воді при заданій плановій урожайності залежить від метеорологічних факторів: температури повітря, дефіциту вологості повітря, швидкості вітру й ін. Отже, зрошувальна норма в різні роки буде різною. У зв'язку із цим виникає необхідність у визначенні розрахункового року по дефіциті водного балансу. У якості розрахункового приймають рік 95 %-ний імовірності перевищення опадів вегетаційного періоду.

Для всіх кліматичних зон півдня європейської частини Укрндігімом визначений дефіцит водного балансу, строки й норми поливів у рік 95 %-ний імовірності перевищення опадів для основних сільськогосподарських культур. Цими даними користуються при складанні проектів зрошення сільськогосподарських культур.

Зрошувальна норма, обчислена по рівнянню водного балансу ґрунту, називається зрошувальною нормою нетто Мш. Зрошувальні норми деяких культур наведені в таблиці 3.

3. Зрошувальні норми (м³/га) сільськогосподарських культур

Природна зона

Овочеві культури, кормові трави

Зернові культури

Нечорноземна 1000...2000 1000...2000

Лісостепова 2000...3000 2000...4000

Степова 3000...5000 5000...6000

Пустельна 7000...9000 5000...6000

Забір води із джерела на зрошення перевищує зрошувальну норму М_т, тому що при її транспортуванні частина води губиться на фільтрацію, витоки через несправні комунікації, випар. З урахуванням цих втрат зрошувальна норма брутто

М_6р=М„_т/, (5)

де  — КПД зрошувальної мережі, рівний 0,7...0,9 для каналів у земляному руслі_ й 0,95...0,98 для лотків і трубопроводів.

Зрошувальну норму подають на поля не однократно, а за кілька поливів, щоб забезпечити необхідне зволоження активного шару ґрунту й у той же час не допустити перезволожень і втрат зрошувальної води на фільтрацію. Поливом називається розподіл води по полю й перетворення її зі стану струму в стан ґрунтової вологи за допомогою усмоктування. і культурами, рихлять ґрунт для закриття вологи й поліпшення аерації ґрунту. Тривалість поливу культури (поля) не повинна перевищувати межполивной період провідної культури в момент максимального водоспоживання. При поверхневому поливі по борознах і напуском по смугах тривалість поливу культури погоджують із денною продуктивністю тракторних агрегатів на розпушуванні ґрунту для просапних культур (8...15 га).

Необхідну розрахункову витрату води обчислюють по формулах:

при цілодобовому поливі

Q = mw₇/(86,4t), (6)

при нецілодобовому поливі

Q = „_т/(3,6Tt), (7)

де t — тривалість поливу в добі; Т — число годин роботи в добу при нецілодобовому поливі. Певні для кожного поливу витрати води відкладають на графіку (мал. 2, а). Середина кожного стовпчика на графіку доводиться на відповідну дату початку поливу, ширина стовпчика дорівнює тривалості поливу, а висота - витраті води. Отриманий графік поливу відповідає проектному режиму кожної із вхідних у сівозміну культур. Однак побудована з урахуванням такого графіка зрошувальна система буде неекономічної, тому що на деякі дати доводиться полив відразу декількох полів, а розрахункова витрата виходить дуже більшим.

Тому графік поливу укомплектовують, трохи зрушуючи дати поливу культур (на 3...4 дня убік випередження поливу) з таким розрахунком, щоб одержати мінімальне число перерв у поливах. Одночасно змінюють витрату води шляхом зміни тривалості поливу, залишаючи постійним обсяг води, що подається на полив.

У результаті одержують укомплектований графік поливу (мал. 2,6), зручний з організаційної сторони й обеспечивающий економічність запроектованої на його основі системи. Максимальна витрата води, узята із цього графіка, приймають у якості розрахункового для визначення розмірів водозабірного спорудження, каналів, трубопроводів, споруджень на зрошувальній мережі. Графік поливу будують для поливних і зрошувальних норм нетто й розрахункова витрата одержують також нетто. При проектуванні зрошувальної системи варто приймати витрату води брутто. Якщо система обслуговує кілька сівозмін, то її елементи розраховуються на пропуск сумарних витрат води.

У ряді випадків необхідно для особистих сівозмін, коли їхньої площі не визначені, але відомі склад і частка культур, а також режим їхнього зрошення В цьому випадку використовують поняття «зрошувальний гідромодуль» Зрошувальним гідромодулем називається витрата води, що доводиться на 1 га зрошуваній площі сівозміна; [л/(с-га)]. Для цілодобового поливу одержимо

q = mcc/(86,4/), (8)

де а= _нт/_вт — частка культури в сівозміні. Графік гідромодуля будують й укомплектовують аналогічно графікам поливу. При спеціалізації сільського господарства будують типові графіки гідромодуля для найбільш характерних сівозмін, що дає можливість виконати районування території по гідромодулі. Знаючи гідромодуль, легко визначити витрата для проектованої системи зрошення Q = q. Звичайно </т^т_ах = 0,7...1,0 л/(с-га).

Однак графіки гідромодуля доцільно будувати для сухих зон, де поливний режим досить стійкий.

У вологих зонах опади відіграють більшу роль у водозабезпеченності культур, тому внаслідок їхньої сильної мінливості протягом зрошувального періоду значно варіює експлуатаційний поливний режим. У цих умовах графік гідромодуля не будують, а визначають розрахунковий гідромодуль по формулі

q = к_пМ_су(3,6Тсезсм), (9)

де— сез коефіцієнт використання сезонного часу, рівний 0,7...0,9;— см коефіцієнт використання змінного часу, рівний 0,5...0,8

Рис. 19.2. Графіки поливу:

У зоні надлишкового зволоження регулювання водного режиму ґрунтів полягає в зниженні вологовмісту корнеоби-таемого шаруючи. Комплекс заходів, спрямованих на перетворення перезволожених земель у родючі, на яких можна одержувати високі сталі врожаї сільськогосподарських культур, називається осушувальними меліораціями.

Перезволожені землі підрозділяються на три основних типи: болота, заболочені землі й мінеральні землі. Перші два типи розрізняються по потужності торф'яного шару. Болота прийнято розділяти на три типи: низинні, перехідні й верхівкові.

Загальна площа земель, що бідують в осушувальних ме-лиорациях, становить у нашій країні 200...220 млн га, з них близько 92 млн га - землі сільськогосподарського використання.

У цей час виділяють п'ять типів водного харчування избыточно зволожених земель: атмосферний, ґрунтовий, грун-тово-напорный, склоновый і намивний.

3.Засвоєння важливості осушення. Регулювання водного режиму ґрунту і прискорення відводу надлишкового поверхневого стоку. Три методи осушення земель.

Режим осушення — це підтримуване меліоративними заходами оптимальний водно-повітряний стан ґрунту. Він характеризується наступними основними показниками: аерацією ґрунту А, її вологістю W, нормою осушення г, критичною глибиною залягання ґрунтових вод z_Kp, припустимою тривалістю затоплення Т.

Аерація ґрунту

A = p—W, (10)

де р - порозность ґрунту.

Вологість ґрунту W повинна лежати в межах 50...80 % ПВ.

Аерацію звичайно прагнуть підтримувати в межах 20...40 %.

Норма осушення z — це мінімальна відстань від по- верхности землі до рівня ґрунтових вод посередине між елементами регулюючої мережі. Вона залежить від біологічних особливостей культури, водно-фізичних властивостей ґрунту, фази розвитку рослин і пори року. Норма осушення для різних культур наведена в таблиці 22.1.

4. Середня норма осушення (см)

		Період
Культури
	передпосівний	перший місяць	весь вегета-
		вегетації	ционный
Зернові:
ярові	45...50	70...80	70...90
озимі	70...80	70...80	70...90
Картопля, буряк	70...80	85... 100	90... 100
Овочі, соняшник, кукурудза на силос	50...60	70...80	80... 100
Трава:
на сіно	40...50	50...60	60...75
на випас	50...60	65...70	70...80

Меншу норму осушення приймають для піщаних і супіщаних ґрунтів, більшу - для важких мінеральних ґрунтів і торфовищ.

Критична глибина ґрунтових вод z_Kp = 1,5р.

Припустиму тривалість затоплення Т весняними або паводковими водами лугів без шкоди для врожаю приймають залежно від виду трав 3...25 діб. Затоплення навесні озимих зернових культур не допускається.

Після випадання опадів розрахункова норма осушення повинна бути відновлена через 4...6 діб.

Кількісну оцінку вологості території встановлюють на підставі водного балансу. Рівняння водного балансу перезволоженої території запишеться так:

AW = {А + П_п + Пг +К) - (И_п + И_в + Е + С_п + С_г), (2)

де AW — зміна запасів вологи на поверхні ґрунту в зоні аерації й ґрунтових вод;П_п, Пг — приплив поверхневих і ґрунтових вод; К— конденсація вологи на поверхні ґрунту; П_в,П„ — випар з водної поверхні й з поверхні ґрунту; Е— транспірація вологи рослинами; С_п, С_г — стік поверхневих і ґрунтових вод за межі осушуваної території.

Водний баланс зони аерації дозволяє встановити оптимальний вологовміст для кожної культури шляхом призначення відповідної норми осушення.

Осушувальні меліорації сприяють посиленню аерації й підтримці потрібної структури ґрунту, підвищенню температури її, що приводить до підвищення врожайності культур.

ОСУШУВАЛЬНІ СИСТЕМИ

Осушувальною системою називається осушувана територія, обладнана комплексом інженерних споруджень і пристроїв, що створюють необхідні умови для поліпшення водного режиму перезволожених земель. У її склад входять: регулююча, що обгороджує, провідної мережі, водоприймач, гідротехнічні спорудження, дорожня мережа, лісосмуги, експлуатаційна мережа (мал. 22.1).

Осушувальні системи підрозділяються на відкриті (регулююча мережа виконана у вигляді відкритих каналів), закриті (регулююча мережа представлена закритими дренами) і комбіновані. По способі відводу водивони бувають самопливні, з машинним водоподъемом і змішані.