книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

4) Уменьшение естественного расхода подземного потока происходит за счет вертикального перетока из субнапорных водоносных горизонтов и грунтовые. Последний, в целом со­ ставляет по площади зоны выклинивания 19,4 л/сек па 1 км2*,

снижением уровней грунтовых вод в зоне выклинивания ( 15) может быть достигнут при отборе подземных вод, превышаю­ щих величину их выклинивания (33,43 м3/сек) и суммарного испарения (27,15 м3/сек), т. е. в сумме (60,58 мУсек). Для орошения безводных территорий северо-западной части Чуйской впадины (в пределах Киргизской ССР) имеется гаран­ тированный расход подземных вод 9—20 м3/сек на глубину до кровли естественного водоупора. Глубины эксплуатационных скважин должны определяться положением и мощностью наи­ более водообильных горизонтов, условиями взаимосвязи грун­ товых и субнапорных вод. (Балашов, 1966, 250—350 м).

5) Балансовыми расчетами получена величина притока подземных вод во впадину со стороны горного ее обрамления. Она составляет для левобережной части (в пределах Киргиз­ ской ССР) 14,5 м3/’сек, в том числе 3,8 м3за счет нодруслового стока. При вводе в-действие проектируемых в настоящее вре­ мя водохозяйственных сооружений (обводной канал, южный БЧК и др.), естественно, изменятся условия инфильтрационного питания подземных вод и, следовательно, направленность гидрогеологического процесса. Так, обводной канал, имеющий целью уменьшить фильтрационные потери р. Чу на ее конусе выноса, после его строительства уменьшит соответственно и питание подземных вод в восточной части Чуйскон впадины. Следовательно, уменьшится и естественный расход подземно­ го потока и, естественно, расходы выклинивающихся подзем­ ных вод, в том числе р. Красной. Аналогичное влияние в за­ падной части Чуйской впадины окажет строительство южного БЧКДля решения указанных вопросов потребуются спе­ циальные водобалансовые исследования.

* В 1967 г. А. II. Морозовым в результате специальных исследований получена величина 22 л/сек. с 1 км2.

233

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ к РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ

АВТОМАТИЗАЦИИ ПОЛИВА

К. с.-х. наук ПАНОВА А. В., ст н. с. ВНИИКАМС РУПАСОВ В. П.

Реальная возможность поддержания оптимального водно­ го режима, орошаемого поля с целью получения устойчивого максимального урожая создается только при автоматизации полива, которая связана с усовершенствованием поливов при подаче воды из лотков, подземных трудобопроводов и других сооружений капитального типа. В связи с чем необходимы более точные исходные данные водных свойств почвы, исклю­ чающие ошибки при проектировании оросительной сети.

Поддержание оптимального водного режима в дальней­ шем в процессе эксплуатации зависит также, в значительной степени, от наличия данных о водных свойствах почв орошае­ мого массива — водоудерживающей ее способности, водоот­ дачи скорости потери влаги, водопроницаемости и других.

Экспериментальные определения водных свойств требуют больших затрат времени и труда, поэтому многие исследова­ тели, те или иные водные характеристики, определенные на одном участке, распространяют на значительные площади с более сходными физическими свойствами, а также делают попытки установить эмпирические зависимости некоторых водных свойств от физических. Такие зависимости, как пра­ вило, носят частный характер и не отвечают требованиям массового использования.

При решении этой проблемы, установления характера зависимостей водных свойств почв от физических, нами ста­

234

вились задачи: полнее использовать накопленный экспери­ ментальный материал в различных зонах нашей республики,

масштабное почвенное картирование (1 : 10000) с картогратмами по механическому составу, а на опытных станциях с еще большей точностью (1 : 2000 и 1000). Поэтому очень важно выявить прежде всего степень влияния механического состава на те или иные водные свойства. Механический состав почв с определенной точностью может быть определен с боль­ шой частотой, визуально, быстро, прямо в поле. Известно, что механический состав почв является относительно постоянной величиной, тогда как водные свойства довольно изменчивы во времени. Эти изменения носят всеобщий характер в зависи­ мости от сложения и частный от наличия засоления, солонцеватости, близкого стояния грунтовых вод, частоты и видов обработок, количества поливов и техники их использования

и 1 . д.

Рациональные поливные нормы зависят от верхнего уровня увлажнения НВ — полевая влагоемкость расчетного слоя ув­ лажнения почвы (Hr) и предполивного уровня (ВРК) — влажности разрыва капиллярной каймы, соответствующего резкому замедлению роста растений. Наименьшая влагоем­ кость устанавливается после того, как нисходящее движение влаги становится неощутимо медленным, и зависит, в основ­ ном, от механического состава и сложения почв [1, 2, 3, 4]. Поскольку уже через 2—3 дня после залива площадок ско­

где: а и Ь — параметры, зависящие от механическою состава почв, содержания минеральных и е;л анических солей;

d, Р — объемный и удельный вес почв (Нем3); Ds — содержание частиц <0,01 мы;

235

c. m — параметры, зависящие от состава элементарных частиц и гумусности.

При определении этих зависимостей учитывались следую­ щие положения. Влажность почв, соответствующая МВ, за­ полняет лишь часть почвенных пор. Степень заполнения водой общего объема нор варьирует в очень широких пределах от 55 до 75% 15]. Имея также ввиду, что порозность опреде­ ляется через объемный и удельный вес, находим:

а (Р —cl)

где а — процент занятости пор при НВ. Далее находим для

дим зависимости [1, 2]. При построении зависимости u = f(D3) мы ориентировались на изменения объемного веса в широких пределах от 0,7 до 1,8 г/см3, с привязкой к определенной груп­ пе почв по механическому составу.

Плотность некоторых черноземов Северного Казахстана, Западной Сибири, Южного Урала часто снижается до 0,9 г/см3. Почвы южной части страны характеризуются высо­

обработки машинами или орошения, уплотнение может изме­ ниться на 10—15%.

При использовании ЭВМ для решения задач по уже окон­ чательным уравнениям (1 и 2) находим параметры и значения НВ для почв Средней Азии при широких пределах изменения их по механическому составу от песков до глин со значениями объемного веса 1,0^- 1,7 г/см3 и удельного веса 1,7-;-3,0 г/см3

236

ив

Рис. 2. Номограмма зависимости по­ левой влагоемкости (ив) от механического

237

(табл, 1), (рис. 1 и 2), Эти зависимости показывают, что наи­ меньшая влагоемкость в равной степени зависит от механи­ ческого состава и уплотнения почв и в меньшей степени от удельного веса и других частных случаев.

От сущности поставленной задачи, в приложении к которой и определяются данные зависимости, решается вопрос о необходимой точности. Для этого устанавливают вероят­ ность возможной точности одноразового полевого опыта при определенной методике и «п» случаях, а затем проводят срав­ нения с расчетным методом. В данном случае точность рас­ четного метода повышается за счет большей частоты опреде­ лений по данным физических свойств. Для одного конкретного примера математическая обработка показала, что максималь­ ные отклонения составили +0,65%, а среднее по горизонту 0—100 см +0,01%, т. е. в пределах ошибки опыта по опреде­

теризующая тесноту связи при криволинейных зависимостях [6]. Корреляционные отношения равны Пнв D3 d~

D 3 ) d , H B =0,8, при различных значениях P.

После определения НВ для режима орошения важно уста­ новить также относительные величины влажности ззвядання

Где: М и К — параметры, зависящие, в основном, от плотно­ сти сложения. Для автоморфных почв Средней Азии М=^0,002, а К= 0,29. Кроме того, эти параметры могут сильно изменяться на засоленных почвах для разных растений и фаз

238'

изменения объемного веса от 0,8 до 1,8 г/см3 эта зависимость

Влажность завядания изменяется в среднем на 7,8% при крайних значениях уплотнения и одном механическом составе почв, а наименьшая влагосмкость до 10%, что составляет от 800 до 1000 м3/га воды в расчетном слое H r =1 м.

Нижний предел продуктивной влаги (ВРК) накопится в следующей зависимости от НВ и механического состава почв:

где со, р — параметры,которые для анализируемых почв соот­ ветственно равны 0,002 и 1,29.

Для гидроморфных почв Чуйской долины было установ­ лено, что влажность почвы, соответствующая моменту полива (ВРК) в долях от НВ, для супесчаных и легкосуглинистых —

увеличивается на 0,5—0,1 в зависимости от типа засоления и возделываемой культуры. Определение объемов продуктивной влаги, в зависимости от механического состава, особенно имеет значение для разработки единой классификации по солеустойчивости культур, определения момента поливов на этих почвах физиологического и промывного.

Момент полива при автоматизации может быть усганов- , лен по команде почвенного датчика влажности, для чего необходимо в каждом конкретном случае определить гори­ зонты и точки его установки. Для этого анализируется дина­ мика влажности по площади и глубине в пределах ог НВ до ’ ВРК. Затем па профилях влажности определяют горизонт со средним'значением влажности для анализируемого активного

239

слоя почвы по зависимости (Зср —f(Hcp), где (3СР — влажность почвы в % % к объему, а также точки установки на площади при соответствующей технике полива. Нами были установле­ ны, для условий опытного поля КиргСХИ по трем фазам развития сахарной свеклы: для 1-й глубины закладки датчика 20 см, для второй — 25 см, для третьей — 38 см.

На конкретной площади в зависимости от пестроты опре­ деляют водные и физические характеристики и составляют ряд значений, для которого определяют среднюю и отклоне­ ния от средней. Точка с наименьшими отклонениями будет регистрирующей. При поливе по бороздам таких точек выби­ рают не менее трех: для 1/3 от головы борозд, 2/3 и для пос­ ледней третьей части — в конце борозды.

Следовательно, автоматизация полива должна осуществ­ ляться на базе тщательной изыскательской работы но выявле­ нию мест установки и количества регистрирующих датчиков,

взависимости от конкретных условий.

Сцелью упрощения изыскательских работ по определению физических параметров почвы нами было предложено уст­ ройство, позволяющее определять влажность на ненарушен­ ном почвенном керне с последующим его извлечением для определения физических параметров [13].

ВЫ В О Д Ы :

Приведенные зависимости водных свойств почв от физиче­ ских позволяют ограничить число экспериментальных опытов и увеличить точность осредненпых значений с больших оро­ шаемых массивов. Позволяют также уточнять во времени водные характеристики по площади и глубине., С помощью этих зависимостей определяется место установки регистриру­ ющих датчиков по глубине и площади; уточняются значения предполивного.уровня влажности и поливных норм по объему продуктивной влаги, в результате чего создается возможность автоматизации процесса регулирования водного режима.

ское издательство. Л., 1965 г.

. 3. «Растения и вода» под редакцией доктора физико-математических наук Г. Ф. Хилыми. Гидрометеорологическое издательство, Л, 1967.

240

9.К а р б ы ш е и а А. Д. Агрогидролошческие свойства пичи Казахской ССР (справочник), Алма-Ата, 1964.

10.М и ч у р и н Б. II. Доступность влаги для растений в Зовисчмостн от структуры и плотности сложения почв и грунтов. Сб. «Вопросы агро­

трощуп», а. с. ,N° 343219.

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ ОТ ФИЗИЧЕСКИХ с в о й с т в п о ч в ы

СТЕПАНЕНКО П. С., ПАНОВА А. В.. СИДОРЕНКО А. И.

В настоящее время поливы сельскохозяйственных культур являются наиболее трудоемким видом работ в орошаемом земледелии. Назрела острая необходимость механизации и автоматизации труда при поливах, что требует научного под­ хода к решению этой проблемы. От чисто экспериментальных, дорого стоящих методов, преобладающих в настоящее время, необходимо переходить к разработке теоретических зависи­ мостей, отвечающих требованиям механизации и автоматиза­ ции технологических процессов.

Методика расчета элементов техники полива разрабаты­ валась А. Н. Костиковым, С. М. Кривовязом, А. II. Ляпиным, Н. Т. Лактаевым и другими исследователями, предложивши­ ми свои формулы для расчета элементов техники бороздко­ вого полива. К сожалению данные зависимости нельзя широко использовать в производственных расчетах п особенно в расчетах, связанных с автоматизацией полива.

Многие исследователи динамичность скорости впитывания воды в почву характеризуют одночленной степенной фор­

тогда как она точнее описывается двухчленной:

в которой значения параметров С, a, VyCT зависят от физи­ ческих свойств грунтов, исходной влажности и других факто­ ров, анализ которых приводится в ряде работ М. М. Каба­ кова [2, 3, 4].

Различия в величине скорости впитывания, подсчитанной по одночленной и двухчленной формулам оказываются тем резче, чем больший период времени продолжается впитыва­ ние. Данное обстоятельство имеет важное значение при поли­ ве по удлиненным бороздам на больших уклонах с очень малыми поливными струями, а также в ряде других случаев.

Различие установившейся скорости и скорости впитывания обуславливается исходной влажностью почв, ог которой и

зависят значения параметров «С» и «а» (2).

Установившаяся скорость впитывания воды является функцией свойств почвы, в первую очередь размеров частиц, объема и природы пор. На основании многочисленных экспе риментальных исследований других авторов, проведенных для различных почв по вертикальной зональности (от темно-каш­ тановых до светло бурых) и в основном по данным Акопо­ ва Е. С. [1], нами получена зависимость скорости фильтрации

Do

242