Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур при поливе дождеванием в Иглинском районе

Поливы этим способом можно осуществлять всеми опрыскивателями для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Стационарные системы мелкодисперсного дождевания состоят из насосной станции, сети трубопроводов и мачт высотой 9...25 м, на которых монтируют шланги с распиливающими форсунками.

Мелкодисперсное орошение существенно увеличивает фотосинтез растений и их урожай в жаркие годы при незначительных затратах оросительной воды.

Основные характеристики качества дождя

Качество дождя характеризуется его интенсивностью, диаметром дождевых капель, равномерностью полива и силы их удара о почву и растение. Чем меньше диаметр капель и интенсивность дождя, тем меньше они разрушают почву, тем лучше впитывается вода, создавая условия аэрации во время полива. И наоборот, при крупных каплях и большой интенсивности дождя структура почвы сильно разрушается, на поверхности поля быстро образуются лужи и сток воды, а после полива – почвенная корка. Скорость впитывания воды в почву при дождевании меньше, чем при поверхностном поливе. Качество дождя характеризуется коэффициентом равномерности полива

Кр= hср/hmax,          (1.1)

hср – средний слой дождя;

hmax – максимальный слой дождя.

Коэффициент Кр должен быть больше 0,7… 0,8.

При поливе дождеванием интенсивность дождя не должна превышать скорости впитывания воды в почву, чтобы не повреждались цветы, завязи и листья растений. При поливе на тяжелых почвах она должна быть не более 0,06… 0,15 мм/мин, на средних – 0,10…0,25 и на легких – 0,15…0,45 мм/мин. Оптимальная интенсивность дождя 0,06…0,15 мм/мин.

Диаметр капель дождя не должен превышать 1-2 мм.

 

 

 

 

 

 

 

2 ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ИГЛИНСКОГО РАЙОНА

           Иглинский район расположен в восточной части Башкортостана, в окружении рек Белая, Уфа, Сим. Его соседи на севере - Благовещенский и Нуримановский районы, на востоке Челябинская область, на юге - Архангельский и Кармаскалинский, на западе - Уфимский районы.Районный центр, село Иглино, находится в 49 километрах от города Уфы. Территория района вытянута с северо-востока на юго-запад на    85  километров,  относится к Прибельской увалисто-волнистой равнине степной зоны. Площадь района составляет 2,45 тысяч квадратных метров. Климат континентальный.  Местоположение района, его климатические, природные условия определяют его экономическое развитие.           Район является  пригородом миллионного города Уфа - столицы Башкортостана, другая его граница выходит на территорию Челябинской области. С запада на восток на протяжении 60 километров район пронизывает Транссибирская железнодорожная магистраль, вдоль которой расположены самые крупные населенные пункты. Параллельно ей идет федеральная автотрасса Самара - Уфа - Челябинск. Имеется республиканская автотрасса Уфа - Иглино - Красная Горка. Наличие этих путей сообщения иглинцы издавна использовали, активно развивая ремесла и торговлю. Этот фактор и сегодня играет большую роль в жизни района.                                                                                                              Пригородный район с его неповторимо прекрасной природой является одним из любимых мест отдыха Уфимцев, поэтому в летнее время население района увеличивается, чуть ли ни втрое. В то же время около 40 процентов трудоспособного населения района работает на предприятиях города. Населением, предприятиями, частными предпринимателями активно используются такие перспективные рынки сбыта, как Уфа и Челябинская область.      В недрах района выявлены значительные запасы нефти, газа, марганца, гипса, песчано-гравийной смеси, щебня.

Сельскохозяйственные угодья занимают 112319 гектаров, в том числе под сенокосы и пастбища отведено 21625 и 37482 гектаров соответственно.                    В состав муниципального Иглинского района входят 19 сельских поселений, объединяющих 128 населенных пунктов.В настоящее время здесь проживает 46,8 тысячи человек более двадцати национальностей, в основном башкиры, русские, белорусы, татары, чуваши. Каждый народ внес свою лепту в развитие родного края.

                                   3 РАСЧЕТ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ

           Совокупность сроков, норм и количества поливов, обеспечивающих их необходимый для сельскохозяйственных культур водный режим в почве, составляет режим орошения. Устанавливают его расчетным путем в соответствии с биологическими особенностями растений, климатическими, почвенными и гидрологическими условиями орошаемого участка, способом и техникой полива, технологией возделывания культур и так далее.

При расчете режима орошения требуется:

-рассчитать оросительные нормы;

-определить поливные нормы и  их количество;

-установить сроки и продолжительность  поливов;

-построить неукомплектованный  и укомплектованный графики поливов.

 

3.1 Расчет оросительной нормы

 

Оросительная норма (Мор) или дефицит водного баланса - это количество воды в м3 на 1га, которое необходимо дать растениям при поливах за весь вегетационный период т.е. разница между суммарным водопотреблением и естественными запасами влаги в почве.

Водопотребление сельскохозяйственных культур меняется в течение вегетационного периода. Расход почвенной влаги через транспирацию и испарение с поверхности почвы за вегетационный период составляет суммарное водопотребление (Е).

Оросительную норму можно определить из уравнения водного баланса:

Мор=Е-Рос –Wг-(Wn-Wу)+P  (3.1.1)

где Е - суммарное водопотребление, м 3/га;

Рос - сумма полезных осадков за вегетацию, м3/га;

Wг - количество воды, используемое растениями за счет грунтовых вод, м3/га;

Wn, Wу - запасы почвенной влаги в корнеобитаемом слое, соответственно во время посева и уборки урожая, м /га:

П - потери воды при поливах и на промывной режим, м 3/га. Суммарное водопотребление (м3 /га) за период вегетации можно определить по следующей формуле:

Е=kу,  (3.1.2)

где k— коэффициент водопотребления, м /га;

у- планируемый урожай, ц/га.

Суммарное водопотребление за вегетацию можно также определить по биоклиматическому методу, разработанному А.М. и С.М.Алпатьевыми. Этот метод основан на эмпирических зависимостях суммарного водопотребления от дефицита влажности воздуха и коэффициента биологической кривой растения. Биологические кривые представляют собой зависимость суммарного водопотребления (Е) от суммы дефицитов влажности воздуха за расчетный период (∑d).

Для орошаемых районов рекомендуют постоянные декадные значения к, пользуясь которыми можно определить Е при условии оптимального увлажнения расчетного слоя почвы:

Е=К∑d,  (3.1.3)

 

     где Е - суммарное водопотребление, мм;

   К - коэффициент биологической кривой, мм/мб;

   ∑d- сумма дефицитов влажности воздуха, мб.

Биоклиматический коэффициент представляет собой слой воды в мм, расходуемой на испарение почвой и транспирацию растениями при дефиците влажности воздуха в 1 миллибар. Его величина зависит от биологических особенностей культуры, фаз ее развития и от климатических условий отдельных природных зон. Расчет оросительной нормы производится следующим образом:

  1 Составляется ведомость расчета дефицита водного баланса с/х культур. Подекадно от посева (после перехода среднесуточной температуры через 5°С до конца периода водопотребления в зависимости от поливной культуры (таблица 1) устанавливаются  по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции (таблицы 2 и 3):

d- среднесуточный дефицит влажности воздуха, мб;

Р - сумма осадков, мм;

t - среднемноголетняя декадная температура воздуха, °С.

1. Устанавливается сумма среднесуточных дефицитов влажности по декадам, мб:

∑d=nd  (3.1.4)    

Σd=10·6,3=63мб

Σd=10·6,3=63мб

Σd=10·7,6=76мб

Σd=11·8,=92,4мб

Σd=10·78=78мб

Σd=10·8,9=89мб

Σd=10·8,9=89мб

Σd=10·7,1=71мб

Σd=10·7,7=77мб

Σd=11·7,1=78,1мб

  Σd=10·7,5=75мб

Σd=10·6,0=60мб

Σd=11·5,7=62,7мб

Σd=10·4,9=49мб

Σd=10·3,8=38мб

Σd=10·3,3=33мб

2 Подекадно рассчитывается количество используемых осадков при 75% обеспеченности, мм:

Р0=μРКР,  (3.1.5)

где μ - коэффициент использования осадков. Принимается равным для степной зоны 0,6; для лесостепной - 0,7;

Кр-модульный коэффициент для определения осадков заданной обеспеченности (таблица4):

Кр=ФСv+1,  (3.1.6)

Где Ф-нормированное отклонение от среднего значения ординат биноминальной кривой обеспеченности. Принимается в зависимости от коэффициента асимметрии Сsи заданной обеспеченности.

Kp= (-0,71)·0,21 + 1 = 0,85;

Р0 = 0,6·0,85·Р = 0,51·Р

Рo=0,51·12=6,12 мм

Рo= 0,51·10= 5,1 мм

Рo= 0,51·12 = 6,12 мм

Рo= 0,51·13 = 6,63 мм

Рo= 0,51·16 = 8,16 мм

Рo= 0,51·17 = 8,67 мм

Рo= 0,51·19 = 9,69 мм

Рo= 0,51·20 = 10,2 мм

           Рo= 0,51·21 = 10,71 мм

Рo= 0,51·19 = 9,69 мм

Рo= 0,51·18 = 9,18 мм

Рo= 0,51·15 = 7,65 мм

Рo= 0,51·14 = 7,14 мм

Рo= 0,51·15 = 7,65 мм

Рo= 0,51·10 = 5,1 мм

Рo= 0,51·17  = 8,67 мм

2. Определяется сумма среднесуточных температур по декадам:

∑t°=nt° (3.1.7)

∑t° =10·6,8=68 oC

∑t° =10·10,3=103oC

∑t° =10·12,8=128oC

∑t° =11·14,7=161,7oC

∑t° =10·16,3=163oC

∑t° =10·17,6=176oC

∑t° =10·18,6=186oC

∑t° =10·19,4=194oC

∑t° =10·19,6=196oC

∑t° =11·19,4=213,4oC

∑t° =10·18,4=184oC

∑t° =10·17,3=173oC

            ∑t°=11·15,7=172,7oC 
            ∑t° =10·13,5=135oC

∑t° =10·11,1=111oC

∑t° =10·8,7=87oC

3. Устанавливается подекадная сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12-часовой продолжительности дня; для чего ∑t°умножается на поправочные коэффициенты l.

∑tl=68·1,21=82,28oC

∑tl=103·1,28=131,84 oC

∑tl=128·1,35=172,8oC

∑tl=161,7·1,37=221,53 oC

∑tl=163·1,43=233,09oC

∑tl=176·1,44=253,44oC

∑tl=186·1,44=267,84oC

∑tl=194·1,43=277,42oC

∑tl=196·1,38=270,48oC

∑tl=213,4·1,36=290,22oC

∑tl=184·1,29=237,36oC

∑tl=173·1,26=217,98oC

∑tl=172,7·1,16=200,332oC

∑tl=135·1,11=149,85oC

∑tl=111·1,04=115,44oC

∑tl=87·1,00=87oC

4. Определяется сумма температур воздуха с поправкой на длину дня за период водопотребления для каждой культуры нарастающим итогом.

Для помидоров:

∑∑tl==233,09 oC

∑∑tl=233,09+253,44=486,53oC

∑∑tl=486,53+267,84=754,37oC

∑∑tl=754,37+277,42=1031,79oC

∑∑tl=1031,79+270,48=1302,27oC

∑∑tl=1302,27+290,22=1592,49oC

∑∑tl=1592,49+237,36=1829,85oC

∑∑tl=1829,85+217,98=2047,83oC

 

Для сахарной свеклы:

∑∑tl=131,84oC

∑∑tl=131,84+172,8=304,64oC

∑∑tl=304,64+221,53=526,17oC

∑∑tl=526,17+233,09=759,26 oC

∑∑tl=759,26+253,44=1012,7oC

∑∑tl=1012,7+267,84=1280,54oC

∑∑tl=1280,54+277,42=1557,96oC

∑∑tl=1557,96+270,48=1828,44oC

∑∑tl=1828,44+290,22=2118,66oC

∑∑tl=2118,66+237,36=2356,02oC

∑∑tl=2356,02+217,98=2574oC

∑∑tl=2574+200,33=2774,33 oC

Для кукурузы:

∑∑tl=172,8 oC

∑∑tl=172,8+221,53=394,33oC

∑∑tl=394,33+233,09=627,42oC

∑∑tl=627,42+253,44=880,86oC

∑∑tl=880,86+267,84=1148,7oC

              ∑∑tl=1148,7+277,42=1426,12oC

∑∑tl=1426,12+270,48=1696,6oC

∑∑tl=1696,6+290,22=1986,82oC

∑∑tl=1986,82+237,36=2224,18oC

∑∑tl=2224,18+217,98=2442,16oC

 

 

 

5. Биоклиматический коэффициент (k, мм/мб) в зависимости от суммы температур нарастающим итогом определяется по таблице 5.

К0 - коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности при осадках более 5мм равен 0,19 мм/мб.

6. Суммарное испарение за декаду - определяют для периода от посева до всходов Е = k∑d(мм) и от всходов до конца водопотребления:

Е=k∑d     (3.1.8)

Для помидоров:                       сахарной свеклы:                  кукурузы:

Е =0,23·78=17,94 мм              Е=0,29·63=18,27мм             Е=0,23·76=17,48мм

Е =0,36·89=32,04 мм              Е=0,32·76=24,32мм             Е=0,27·92,4=24,95мм

Е =0,43·89=38,27 мм               Е=0,35·92,4=32,34мм          Е=0,31·78=24,18 мм

Е =0,53·71=37,63 мм             Е=0,37·78=28,86мм             Е=0,36·89=32,04мм

Е =0,50·77=38,5мм                 Е=0,40·89=35,6мм             Е=0,41·89=36,49мм

Е =0,45·78,1=35,15мм              Е=0,42·89=37,38мм           Е=0,45·71=31,95 мм          

Е =0,39·75=29,25мм                Е=0,46·71=32,66 мм          Е =0,49·77=37,73 мм           

Е =0,37·60=22,2 мм                 Е =0,49·77=37,73 мм         Е =0,46·78,1=35,93 мм          

                                                     Е =0,49·78,1=38,27 мм      Е=0,40·75=30 мм          

                                                      Е=0,47·75=35,25 мм          Е=0,35·60=21 мм          

                                                   Е=0,45·60=27 мм          

                                                     Е=0,42·62,7=26,33 мм          

                                                   

 

 

7. Устанавливается коэффициент влагообмена, учитывающий капиллярный подток и непосредственное использование воды корнями растений из слоев, ниже 100см. Для первой четверти вегетации принимается равным 1, второй - 0,95, третьей - 0,9, четвертой - 0,85. Для люцерны второго и третьего года жизни - 0,85.В соответствии с коэффициентом γ рассчитывается, мм: