Научная статья на тему 'Допустимые технологические параметры искусственного дождя при орошении дождеванием сельскохозяйственных угодий'

Допустимые технологические параметры искусственного дождя при орошении дождеванием сельскохозяйственных угодий Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
172
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИСКУССТВЕННЫЙ ДОЖДЬ / ARTIFICIAL RAIN / ДОЖДЕВОЕ ОРОШЕНИЕ / INTENSITY OF RAIN / ИНТЕНСИВНОСТЬ ДОЖДЯ / ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛИВА / DURATION OF IRRIGATION EVENT / НАИМЕНЬШАЯ ВЛАГОЕМКОСТЬ / СКОРОСТЬ ВПИТЫВАНИЯ ВОДЫ / INFILTRATION RATE / ПОЧВЕННЫЙ СЛОЙ / SPRINKLER IRRIGATION / FIELD CAPACITY / SOIL LAYER

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Обумахов Дмитрий Леонидович, Шкура Виктор Николаевич, Чураев Александр Анатольевич

Целью исследований являлось получение математической зависимости для определения допустимой интенсивности искусственного дождя при поливе разных типов почв. Обобщаются данные экспериментальных исследований по определению допустимых технологических параметров дождевого орошения. К таким параметрам относится допустимая интенсивность искусственного дождя и связанная с ней допустимая продолжительность непрерывного дождевого орошения. Экспериментально полученный банк данных, содержащий значения интенсивности дождя и продолжительности полива для различных почвенных условий при среднем диаметре капель искусственного дождя 0,9-1,0 мм, позволил получить математическую зависимость, описывающую функциональную связь этих параметров. Представлена система экспериментальных зависимостей, полученных для широкого спектра почвенных, топографических и фенологических условий орошаемого участка. Предлагаемые зависимости позволяют получить расчетные значения допустимой интенсивности искусственного дождя для полива песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых почв в широком диапазоне уклонов поверхности земли на открытых и фитопокрытых сельскохозяйственных угодьях. Установленная и математически описанная функциональная связь между допустимой интенсивностью искусственного дождя и допустимой продолжительностью полива позволяет с приемлемой (до 8 %) для практики точностью определить взаимоувязанное соотношение указанных технологических параметров полива для широкого спектра почвенных, топографических и фитозащитных условий орошаемых сельскохозяйственных угодий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Обумахов Дмитрий Леонидович, Шкура Виктор Николаевич, Чураев Александр Анатольевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ALLOWABLE TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF ARTIFICIAL RAIN AT SPRINKLER IRRIGATION OF AGRICULTURAL LANDS

The objective of the research is to obtain a math relationship for allowable intensity of artificial rain at irrigation of different types of soil. Experiment data on allowable technological parameters of sprinkler irrigation were generalized. Those parameters were allowable intensity of artificial rain and related to it allowable duration of continuous sprinkler irrigation. Experiment data containing the values of rain intensity and irrigation event duration for different soil conditions at an average drop diameter of artificial rain 0.9-1.0 mm enable to obtain a math relationship which describes functional relation of these parameters. System of experiment relationships obtained for a wide range of soil, topographic, and phenological conditions of irrigated site was presented. Relationships proposed allow obtaining calculation values of intensity of artificial rain for irrigation of sand, sandy loam, loam, and clay soils in a wide range of slopes of bare and covered agricultural lands. The established and math functional relationship between allowable intensity of artificial rain and allowable duration of irrigation event enables with acceptable accuracy (up to 8 %) for practice to determine interrelated ratio of technological irrigation parameters mentioned for a wide range of soil, topographic, and phyto-protective conditions of irrigated agricultural lands.

Текст научной работы на тему «Допустимые технологические параметры искусственного дождя при орошении дождеванием сельскохозяйственных угодий»

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(21), 2016 г., [60-74] УДК 631.674

Д. Л. Обумахов, В. Н. Шкура

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация А. А. Чураев

Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация

ДОПУСТИМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИСКУССТВЕННОГО ДОЖДЯ ПРИ ОРОШЕНИИ ДОЖДЕВАНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ

Целью исследований являлось получение математической зависимости для определения допустимой интенсивности искусственного дождя при поливе разных типов почв. Обобщаются данные экспериментальных исследований по определению допустимых технологических параметров дождевого орошения. К таким параметрам относится допустимая интенсивность искусственного дождя и связанная с ней допустимая продолжительность непрерывного дождевого орошения. Экспериментально полученный банк данных, содержащий значения интенсивности дождя и продолжительности полива для различных почвенных условий при среднем диаметре капель искусственного дождя 0,9-1,0 мм, позволил получить математическую зависимость, описывающую функциональную связь этих параметров. Представлена система экспериментальных зависимостей, полученных для широкого спектра почвенных, топографических и фенологических условий орошаемого участка. Предлагаемые зависимости позволяют получить расчетные значения допустимой интенсивности искусственного дождя для полива песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых почв в широком диапазоне уклонов поверхности земли на открытых и фитопокрытых сельскохозяйственных угодьях. Установленная и математически описанная функциональная связь между допустимой интенсивностью искусственного дождя и допустимой продолжительностью полива позволяет с приемлемой (до 8 %) для практики точностью определить взаимоувязанное соотношение указанных технологических параметров полива для широкого спектра почвенных, топографических и фитозащитных условий орошаемых сельскохозяйственных угодий.

Ключевые слова: искусственный дождь, дождевое орошение, интенсивность дождя, продолжительность полива, наименьшая влагоемкость, скорость впитывания воды, почвенный слой.

D. L. Obumahov, V. N. Shkura

Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

A. A. Churaev

Russian Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation

ALLOWABLE TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF ARTIFICIAL RAIN AT SPRINKLER IRRIGATION OF AGRICULTURAL LANDS

The objective of the research is to obtain a math relationship for allowable intensity of artificial rain at irrigation of different types of soil. Experiment data on allowable technological parameters of sprinkler irrigation were generalized. Those parameters were allowable intensity of artificial rain and related to it allowable duration of continuous sprinkler irrigation.

Experiment data containing the values of rain intensity and irrigation event duration for different soil conditions at an average drop diameter of artificial rain 0.9-1.0 mm enable to obtain a math relationship which describes functional relation of these parameters. System of experiment relationships obtained for a wide range of soil, topographic, and phenological conditions of irrigated site was presented. Relationships proposed allow obtaining calculation values of intensity of artificial rain for irrigation of sand, sandy loam, loam, and clay soils in a wide range of slopes of bare and covered agricultural lands. The established and math functional relationship between allowable intensity of artificial rain and allowable duration of irrigation event enables with acceptable accuracy (up to 8 %) for practice to determine interrelated ratio of technological irrigation parameters mentioned for a wide range of soil, topographic, and phyto-protective conditions of irrigated agricultural lands.

Keywords: artificial rain, sprinkler irrigation, intensity of rain, duration of irrigation event, field capacity, infiltration rate, soil layer.

Введение. При оценке качества и структуры искусственного дождя, формируемого при поливе дождевальными устройствами, машинами и аппаратами, рассматриваются такие его параметры, как крупность капель и интенсивность выпадения дождя на орошаемый участок [1-9].

Одним из определяющих показателей, используемых при конструировании, выборе и (или) расчете эксплуатационных режимов дождевальных машин, установок и дождевателей, является величина интенсивности искусственного дождя (I мм/мин). Под интенсивностью искусственного

дождя понимается величина подаваемого (дождевателем, дождевальной машиной или установкой) на поверхность земли слоя поливной воды (hR„ мм) в единицу времени (tmji = 1 мин), численно определяемая соотношением h /t^ (мм/мин), где hR - высота формирующегося слоя поливной

воды (искусственного дождя) на определенной площади (поверхности) увлажняемого участка в мм, а ^ол = 1 мин - время (продолжительность) полива (водоподачи), в течение которого(ой) данный слой поливной воды непрерывно подается из дождевального устройства (насадки, аппарата, дождевателя, машины или установки). По данным «Словаря-справочника гидротехника-мелиоратора» (2014) [10], различают мгновенную, действительную (истинную) и среднюю (условную или условно-расчетную) интенсивность искусственного дождя.

В практических расчетах чаще всего используется средняя (условно-

расчетная) интенсивность искусственного дождя (1д/ср, мм/мин), под которой понимается отношение слоя выпадающей поливной воды (мм)

на одновременно (непрерывно) поливаемую площадь участка земной поверхности ко времени выдачи этого слоя воды дождевальным устройством (машиной, установкой, дождевателем) продолжительностью 1 мин. Величина 1 д/ср (мм/мин) может быть определена через отношение (минутного) расхода водоподачи ^в/п к политой дождевальным устройством площади земной поверхности юпол за определенную единицу времени (обычно

1 минХ то есть 1 д/ср = ^Нол.

При выборе дождевателя (дождевального устройства) или планировании «поливного режима дождевания» средняя интенсивность искусственного дождя (1 д/ср, мм/мин) сопоставляется с допустимой (достоковой) интенсивностью искусственного дождя (1д/ср, мм/мин), под которой понимается интенсивность его выпадения на земную поверхность без образования луж и поверхностного стока поливной воды. Величина допустимой (достоковой) интенсивности искусственного дождя преимущественно зависит от физико-химических (водно-физических или «водовпитывающих») характеристик почвенного покрова, состояния и параметров растительного покрова и в несколько меньшей степени от структуры дождя (преимущественно от среднего размера дождевых капель). Кроме указанного на величину достоковой интенсивности искусственного дождя в различной степени влияют уровень дополивной влажности почвы, характер разрыхленно-сти (уплотненности) почвенного слоя, продолжительность непрерывной подачи поливной воды (полива) и уклон поверхности орошаемого участка.

Многофакторное воздействие условий полива на величину допустимой интенсивности искусственного дождя предусматривает необходимость проведения обстоятельных полевых исследований по ее определению на орошаемом участке как на стадии изысканий, так и при эксплуата-

ции. Между тем реальная практика орошения сельскохозяйственных культур нуждается в расчетном определении этого параметра по показателям водно-физических свойств почвенного покрова, топографическим и фенологическим условиям орошаемого участка. Получение соответствующих расчетных зависимостей и методики расчета было поставлено целью проведенных исследований.

Материалы и методы. На основании опытных данных для «открытой почвы» (то есть при отсутствии на ней растительного покрова) с уклонами поверхности земли /п = 0...0,11 допустимая (достоковая) интенсивность искусственного дождя (1д/доп)' при среднем размере (диаметре) капель, равном (0,9 ± 0,1) мм, для непрерывного дождевого полива в течение 1 ч (то есть при tnол = 60 мин) на стадии предварительных расчетов может быть определена в зависимости от гранулометрических показателей почвы (по содержанию в ней определенного количества глинистых частиц кг/ч

в процентах от объема почвенного образца, изменяющегося в пределах 5-75 %) по экспериментальной формуле, мм/мин:

(1д/доп)'по™ = (0,776-0,01^) + (0,042^ -3,28)/п. (1)

Допустимая интенсивность искусственного дождя может быть определена в зависимости от скорости напорного впитывания воды в почву при напорной технологии водоподачи (то есть с поддержанием слоя воды, покрывающего поверхность земли) по полученной на основе экспериментальных исследований формуле, мм/мин:

(I , )' = (0,0006 - 0,282у , ) - (1,09у , + 0,21)/, (2)

V д/доп / по vвп/нап V 5 5 вп/нап/ V ' вп/нап ' / п ' V /

где v вп/нап - скорость напорного впитывания воды в почву на конец 1-го часа непрерывного полива, которая определяется по методике [11], предусматривающей покрытие поверхности почвы водой (0,2 ^вп/нап < 4,5 мм/мин).

В зависимости от значений наименьшей влагоемкости (ЖНВ) увлажняемого почвенного слоя допустимая интенсивность искусственного дож-

дя, подаваемого на фитонепокрытую поверхность земли, на основании анализа проведенных исследований может быть определена по соотношению, мм/мин:

(^д/доп)'по^ = 0,918-0,033ЖнВ + (0,126ЖНВ -3,85)-/п, (3)

где ЖНВ - наименьшая влагоемкость почвенного слоя, в процентах от массы сухой почвы.

Значения (1д/доп)'по^ могут быть определены для различных значений ЖНВ в диапазоне их изменения 3 < ЖНВ < 29 % от МСП.

Результаты и обсуждение. В процессе исследований выявлено, что ни один из рассмотренных показателей водно-физических свойств почв (^г/ч, у вп/нап и ^НВ) не является определяющим и всеобъемлющим (универсальным) для установления значений допустимой (достоковой) интенсивности искусственного дождя. В связи с этим в практических расчетах рекомендуется определять значения I'д/доп по двум, а по возможности и

по трем водно-физическим показателям почв и за окончательную ее величину принимать среднее значение, полученное по всем вышерассмотрен-

ным показателям [(1д/доП)'Кг/ч; (1д/дои)иап; (1 д/доп^]. пРи таком подходе получают расчетные значения I 'д/доп, вполне приемлемые (с точностью до 8 %)

для практических расчетов (таблица 1).

Анализируя данные таблицы 1, можно сделать заключение, что при отсутствии универсальной водно-физической характеристики, достаточно точно определяющей физический процесс впитывания поливной воды в почву и стекания ее по поверхности почвенного покрова, допустимую интенсивность искусственного дождя желательно определять постановкой полевых исследований на конкретном объекте орошения, а на стадиях предварительных расчетов допустимо использовать осредненные значения I 'д/доп, определенные по зависимостям (1), (2) и (3) с использованием отдельных водно-физических показателей.

Таблица 1 - Данные сопоставления опытных и расчетных значений допустимой интенсивности искусственного дождя при непрерывном дождевании различных фитонепокрытых почв в течение 60 мин

В мм/мин

Условие определения Значений 1 'д/доп Значение допустимой (достоковой) интенсивности искусственного дождя I 'д/доп при различных уклонах орошаемого участка

/п = 0,000 ^ = 0,026 ^ = 0,070 ^ = 0,105

Для песчаных почв при ^,/ч = 5 %; Увп/нап = 3,00 мм/мин; WНВ = 4,0 % от МСП

По зависимости (1) Тд^ по Vтlч 0,726 0,645 0,510 0,403

По зависимости (2) 1д/доп по ^вп/нап 0,847 0,765 0,602 0,480

По зависимости (3) 1д/доп по ЖНВ 0,786 0,701 0,554 0,437

Среднее расчетное значение 0,786 0,700 0,555 0,440

Опытное значение 1д/доп 0,790 0,750 0,640 0,440

Для супесчаных почв при Vг/ч = 15 %; Увп/нап = 1,70 мм/мин; WНВ =12,0 % от МСП

По зависимости (1) Тд^ по Vтlч 0,626 0,552 0,435 0,343

По зависимости (2) 1д/доп по ^вп/нап 0,480 0,426 0,335 0,263

По зависимости (3) 1д/доп по ЖНВ 0,550 0,489 0,385 0,303

Среднее расчетное значение 0,552 0,489 0,385 0,303

Опытное значение 1д/доп 0,570 0,420 0,340 0,260

Для суглинистых почв при = 50 %; Увп/нап = 0,85 мм/мин; ЖНВ = 20,0 % от МСП

По зависимости (1) Тд^ по Vтlч 0,276 0,226 0,175 0,134

По зависимости (2) ^Тд/доп по ^вп/нап 0,240 0,210 0,160 0,121

По зависимости (3) 1д/доп по ЖНВ 0,258 0,223 0,165 0,118

Среднее расчетное значение 0,258 0,220 0,167 0,124

Опытное значение 1д/доп 0,250 0,210 0,170 0,130

Для глинистых почв при Vг/ч = 70 %; Увп/нап = 0,30 мм/мин; WНВ = 25,5 % от МСП

По зависимости (1) Тд^ по Vтlч 0,076 0,040 0,025 0,014

По зависимости (2) Тд/доп по ^вп/нап 0,085 0,071 0,048 0,029

По зависимости (3) 1д/доп по ЖНВ 0,077 0,059 0,031 0,011

Среднее расчетное значение 0,079 0,057 0,035 0,018

Опытное значение 1д/доп 0,080 0,070 0,040 0,024

На величину допустимой интенсивности искусственного дождя кроме водно-физических свойств почвы и топографии (уклона) поверхности орошаемого участка оказывает влияние степень стеблелистового покрытия поверхности земли (почвенного покрова).

При поливе частично (от 10 до 70 %) фитопокрытого почвенного по-

крова (поверхности земли, покрытой растительностью) допустимая интенсивность искусственного дождя I "д/доп может быть определена по соотношению, мм/мин:

1 д/доп

п.п

\ + 1,32 ю Л

v Юпит

. I'

д/доп

где юпп - площадь проективного покрытия стеблестоем и листьями орошаемой площади или площадь проективного покрытия надземной частью растений площади их питания (юпит).

Результаты сопоставления расчетных и опытных значений допустимой интенсивности искусственного дождя для частично фитопокрытой площади орошения (при юпп/юпит«0,5) приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Опытные и осредненные по трем водно-физическим показателям расчетные значения допустимой интенсивности искусственного дождя для частично фитопокрытой площади орошения (при степени покрытия поверхности земли юпп./юпит ~ 0,5 и ¿в/пол = 60 мин)

В мм/мин

Вид определения величины I "д/доп Значение допустимой интенсивности искусственного дождя !д/доп при различных уклонах орошаемого участка

^ = 0,000 /п = 0,026 /п = 0,070 /п = 0,105

1 2 3 4 5

Для песчаных почв

(К/ч = 5 %; Увп/нап = 3,00 мм/мин; Жт = 4,0% от МСП; юп.п/юпит = 0,5)

Осредненное расчетное значение I "д/доп 1,300 1,160 0,920 0,730

Опытное значение I "д/доп 1,380 0,850 0,800 0,640

Для супесчаных почв

(К/ч = 15 %; Увп/нап = 1,70 мм/мин; Жяв =12,0% от МСП; юп.п/юпит = 0,5)

Осредненное расчетное значение I "д/доп 0,916 0,810 0,640 0,500

Опытное значение I "д/доп 0,980 0,740 0,530 0,420

Для суглинистых почв

(К/ч = 50 %; Увп/нап = 0,85 мм/мин; = 20,0% от МСП; юп.п/юпит = 0,5)

Осредненное расчетное значение I "д/доп 0,428 0,365 0,277 0,206

Опытное значение I "д/доп 0,430 0,420 0,340 0,250

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для глинистых почв

(V,/, = 70 %; Увп/нап = 0,30 мм/мин; = 25,5% от МСП; Юп.п/Юпит = 0,5)

Осредненное расчетное значение / "д/доп 0,131 0,095 0,058 0,030

Опытное значение / "д/доп 0,130 0,090 0,070 0,050

Приведенные в таблицах 1 и 2 значения допустимой интенсивности искусственного дождя соответствуют продолжительности непрерывной подачи поливной воды (продолжительности водоподачи или полива ^ол), составляющей 60 мин. В реальных условиях при непрерывном дождевании продолжительность полива (в зависимости от величины поливной нормы и интенсивности дождя) может быть как меньше, так и больше этой величины, что требует определения и использования соотношения /д/доп = f (^ол).

Необходимость установления и применения в расчетах вышеуказанной функциональной связи определяется известной закономерностью изменения скорости впитывания (впитывающей способности почвы) воды в почвенный слой во времени [12] и обоснованным требованием к соблюдению

условия /д/доп ^ /ВП б/Н (или /д/д0П < УвП.б/Н). Отметим реальность факта различия

между численными значениями скорости напорного увп/нап и безнапорного (дождевого) увп6/н впитывания воды в почву при качественной идентичности закономерности vвп = f (t) [13]. Добавим, что для отображения функциональной связи v вп/нап = f ^ пол) предложен ряд расчетных зависимостей, с различной степенью точности ее описывающих, а вопросу изучения скорости безнапорного впитывания воды в почву уделено значительно меньше внимания при существенном отличии «физики» процесса впитывания.

Для оценки и сопоставления функциональных связей v вп/нап = f ) и v впб/н = f ) был проведен соответствующий эксперимент в условиях супесчаной почвы, характеризуемой значениями Уг/ч = 15 % и ЖНВ =12% от МСП, на площадках с уклоном поверхности /п = 0. Продолжительность

периода измерений скорости напорного и безнапорного впитывания составляла 2 < tпол < 200 мин. В эксперименте с напорным впитыванием слой воды на поверхности земли составлял Мсл ~ 1 см, а интенсивность

искусственного дождя была равна I д = 0,50 мм/мин.

Полученные опытные данные аппроксимируются зависимостями вида: - при напорном впитывании:

v,

v

вп, г=60

г Л0,85 гб0

v ^ у

-0,1

{ Л0'1 гб0

v Ь у

-1

при безнапорном впитывании:

v,

v

вп, г=60

'г Л

v у

0,76

0,1

'г Л

v у

0,2

Приведенные опытные данные (таблица 3) и аппроксимирующие их зависимости позволяют отметить значительные количественные отличия в скоростях напорного и безнапорного впитывания. Нахождение связи между этими параметрами (v вп/нап и v впб/н) возможно, но для многофакторных условий потребует значительного объема экспериментальных данных.

Таблица 3 - Данные определения скорости напорного и безнапорного впитывания поливной воды в почву для супесчаных почв (Кг/ч = 15 %, Wнв = 12 % от МСП при ^ = 0)

Продолжитель- 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150 200

ность полива гпол,г,

мин

Скорость напорно- 10,2 7,50 4,90 3,80 2,50 2,10 1,70 1,40 1,30 1,20 1,10 0,90 0,75 0,65

го впитывания

V вп/нап , мм/™

Скорость безна- 2,20 1,90 1,00 0,80 0,70 0,60 0,55 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,40 0,36

порного впитыва-

ния V впб/н, мм/мин

вп/нап / вп.б/н 4,64 3,95 4,90 4,75 3,57 3,50 3,09 2,80 2,65 2,50 2,34 1,96 1,88 1,80

Применительно к рассматриваемому вопросу (в части определения допустимой интенсивности искусственного дождя) проще и надежнее ус-

тановить связь между увпб/н и продолжительностью полива без луже- и сто-кообразования (^олдоп) или между величиной /д/доп и продолжительностью непрерывного полива (непрерывной подачи поливной воды на орошаемую поверхность сельскохозяйственных угодий) ^ол.

Экспериментально полученный банк данных, содержащий значения /д/доп и ^ол для различных почвенных условий при среднем диаметре капель искусственного дождя d кап = (0,9 ± 0,1) мм, позволил получить зависимость, приемлемо (с точностью ± 8 %) описывающую функциональную связь этих параметров:

/ °,41 = П-г0'3

д/доп пол '

где П - экспериментально устанавливаемый параметр, зависящий от водно-физических («водовпитывающих») характеристик почв.

Пример аппроксимации опытных данных, полученных в условиях полива песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых почв для приведенных выше диапазонов изменения их водно-физических показателей, проиллюстрирован рисунком 1.

Исходя из данных рисунка 1, необходимые для расчетов значения /д/доп и ^ол могут быть установлены при известных значениях параметра

П , величина которого зависит от таких водно-физических констант, как VT|Ч, Vвп/нап и ЖНВ, и может быть определена по нижеприведенным экспериментальным зависимостям:

Пг/ч = 3,3-0,028Кг/ч%, (4)

где П№/ч - параметр, определенный по объему глинистых частиц (Vг/ч) в почвенном слое (в процентах от объема образца);

П^НВ = 3,7-0,088Жнв, (5)

где П^ - параметр, определенный по величине наименьшей влагоемко-сти (ЖНВ, % от МСП) увлажняемого почвенного слоя (в процентах от массы сухой почвы);

Пвп/нап = 1,35+0^ вп/нап,

где ПКвп/нап - параметр, определенный по величине скорости напорного впитывания (V вп/нап) поливной воды в почву (в мм/мин).

Рисунок 1 - Допустимые сочетания интенсивности искусственного дождя и продолжительности полива

для различных типов почв [ 1 д/доп=/(tп/д0п; ут/ч; Vвп/нап)]

Для повышения точности определения значений параметра П рекомендуется в расчетах использовать осредненную его величину, установленную по трем вышерассмотренным почвенным константам, то есть Прасч = 0,333-(П№/ч + П^ + П ). О приемлемости зависимостей (4), (5) и

(6) и предлагаемого подхода к определению расчетного значения параметра П можно судить по приведенным в таблице 4 данным сопоставления значений Прасч с опытными значениями параметра Попыт.

Таблица 4 - Данные сопоставления расчетных и опытных значений «почвенного» параметра П для супесчаных и суглинистых почв

Почвенная водно-физическая константа Расчетное значение параметра П, определенное по водно-физическим константам Среднее расчетное значение Прасч Опытное значение Попыт Отклонение опытных значений Пот расчетных, %

Супесчаные почвы (Кг/ч = 15 %; ЖНВ = 12 %; Увп/нап = 1,70 мм/мин)

Уг/ч = 15 % - объем глинистых частиц в % П№/ч " = 3,3 - 0,028 -15 = 2,88 2,71 2,75 +1,45

ЖНВ = 12 % - наименьшая влагоемкость в % МСП П^НВ = = 3,7 - 0,088 -12 = 2,64

Пп/нап = 1,70 мм/™ - скорость напорного впитывания в мм/мин П,пн„ = = 1,35 + 0,74 -1,7 = 2,61

Суглинистые почвы ( = 50 %; ЖНВ = 20 %; Увп/нап = 0,85 мм/мин)

Уг/ч = 50 % - объем глинистых частиц в % П№/ч = = 3,3 - 0,028 - 50 = 1,90 1,94 1,94 ±0,00

ЖНВ = 20 % - наименьшая влагоемкость в % МСП П^в = = 3,7 - 0,088 - 20 = 1,94

Пп/нап = 0,85 мм/мин - скорость напорного впитывания в мм/мин П,пн„ = = 1,35 + 0,74 - 0,85 = 1,98

Выводы. Сделанное обобщение экспериментальных исследований по определению допустимых технологических параметров дождевого орошения - допустимой интенсивности искусственного дождя и связанной с ней допустимой продолжительности непрерывного дождевого орошения - представлено системой экспериментальных зависимостей, полученных для широкого спектра условий орошаемого участка.

Предлагаемые зависимости позволяют получить расчетные значения допустимой интенсивности искусственного дождя для полива песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых почв в широком диапазоне уклонов поверхности земли на открытой и фитопокрытой орошаемой площади.

Установленная и математически описанная функциональная связь между допустимой интенсивностью искусственного дождя и допустимой про-

должительностью дождевого полива позволяет с приемлемой для практики точностью (до 8 %) определить взаимоувязанное соотношение указанных технологических параметров для широкого спектра почвенных, топографических и фитозащитных условий орошаемых сельскохозяйственных угодий.

Список литературы

1 Городничев, В. И. Совершенствование методики оценки качества работы дождевальных машин / В. И. Городничев // Экологические проблемы мелиорации: материалы междунар. конф. - М.: ВНИИГиМ, 2002. - С. 280-282.

2 Ерхов, Н. С. К вопросу оценки дождевальных машин с учетом эрозионно-допустимых поливных норм / Н. С. Ерхов // Современные методы разработки и оценки технологии и технических средств полива: сб. - М.: ВНИИГиМ, 1986. - С. 30-38.

3 Ерхов, Н. С. Методика определения водопроницаемости почв при поливе дождеванием / Н. С. Ерхов // Почвоведение. - 1974. - № 8. - С. 62-65.

4 Москвичев, Ю. А. Методика определения скорости впитывания воды в почву при дождевании для расчета допустимой интенсивности / Ю. А. Москвичев, Н. С. Ерхов, М. И. Бычков // Сборник научных трудов ВНИИМиТП. - Коломна, 1973. - Т. IV. -С. 129-138.

5 Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации / А. А. Богушевский, А. И. Голованов, В. А. Кутергин, М. Г. Мамаев, Е. С. Марков, Н. Г. Раевская, П. И. Фо-кеев; под ред. Е. С. Маркова. - М.: Колос, 1981. - 375 с.

6 Снипич, Ю. Ф. Совершенствование технических средств орошения дождеванием / Ю. Ф. Снипич. - Новочеркасск: «Геликон», 2007. - 110 с.

7 Фокин, Б. П. Научные основы разработки современных технологий полива дождеванием и оптимизация основных параметров дождевальных машин / Б. П. Фокин. - Новочеркасск: Изд-во НГМА, 2001. - 95 с.

8 Механизация полива: справ. / Б. Г. Штепа [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1990. -

336 с.

9 Щедрин, В. Н. Основные правила и положения эксплуатации мелиоративных систем и сооружений, проведения водоучета и производства эксплуатационных работ: моногр.: в 2 ч. / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев, В. В. Слабунов. - Новочеркасск: Геликон, 2013.

10 Щедрин, В. Н. Словарь-справочник гидротехника-мелиоратора: терминологический слов.: в 2 ч. / А. В. Колганов, В. Н. Шкура, В. Н. Щедрин; под ред. В. Н. Щедрина. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2014.

11 Абрамов, Ф. Г. Определение водопроницаемости почв при дождевании / Ф. Г. Абрамов // Почвоведение. - 1954. - № 11. - С. 21-29.

12 Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: справ. / И. П. Айдаров [и др.]; под ред. Б. Б. Шумакова. - М.: Колос, 1999. - 432 с.

13 Мелиорация земель / А. Н. Голованов, И. П. Айдаров [и др.]; под ред. А. Н. Голованова. - М.: Колос, 2011. - 824 с.

References

1 Gorodnichev V.I., 2002. Sovershenstvovaniye metodiki otsenki kachestva raboty dozhdevalnykh mashin [Improving the methodology for assessing the quality of sprinkling machines] Ekologicheskiye problemy melioratsii: materialy mezhdunar. konf. [Ecological Problems of Land Reclamation: Proc. of International Conference]. Moscow VNIIGiM Publ., pp. 280-282. (In Russian).

2 Yerkhov N.S., 1986. K voprosu otsenki dozhdevalnykh mashin s uchetom erozionno-dopustimykh polivnykh norm [On assessment of sprinkling machines considering erosion-permissible irrigation rates]. Sovremennyye metody razrabotki i otsenki tekhnologii i tekhnicheskikh sredstv poliva: sbornik [Modern Methods of Design and Evaluation of Technology and Means of Irrigation: Collection of Articles]. Moscow, VNIIGiM Publ., pp. 30-38. (In Russian).

3 Yerkhov N.S., 1974. Metodika opredeleniya vodopronitsayemosti pochv pri polive dozhdevaniyem [Technique for determining soil permeability at sprinkling irrigation], Pochvovedeniye, no 8, pp. 62-65. (In Russian).

4 Moskvichev Yu.A., Yerkhov N.S., Bychkov M.I., 1973. Metodika opredeleniya skorosti vpityvaniya vody v pochvu pri dozhdevanii dlya rascheta dopustimoy intensivnosti [Technique for determining the rate of water infiltration into the soil at sprinkling irrigation in order to calculate permissible intensity]. Sbornik nauchnykh trudov VNIIMiTP [Collection of Articles of VNIIMiTP]. Kolomna, Vol. 4, pp. 129-138. (In Russian).

5 Bogushevskiy A.A., Golovanov A.I., Kutergin V.A., Mamayev M.G., Markov Ye.S., Rayevskaya N.G., Fokeyev P.I., 1981. Selskokhozyaystvennyye gidrotekhnicheskiye melioratsii [Agricultural Hydraulic Amelioration], edited by Ye. S. Markov, Moscow, Kolos Publ., p. 375. (In Russian).

6 Snipich Yu.F., 2007, Sovershenstvovaniye tekhnicheskikh sredstv orosheniya dozhdevaniyem [Improving Technical Means of Sprinkling Irrigation]. Novocherkassk, Gelikon Publ., p. 110. (In Russian).

7 Fokin B.P., 2001. Nauchnyye osnovy razrabotki sovremennykh tekhnologiy poliva dozhdevaniyem i optimizatsiya osnovnykh parametrov dozhdevalnykh mashin [Scientific Basis for the Development of Modern Irrigation Techniques and Optimization of the Main Parameters of Sprinkling Machine]. Novocherkassk, NGMA Publ., p. 95. (In Russian).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8 Shtepa B.G., Nosenko V.F., Vinnikova N.V., Danilchenko N.V., Ostapov I.S., Fomin G.Ye., Afanasyev V.A., 1990. Mekhanizatsiya poliva: spravochnik [Mechanization of Irrigation: Guide]. Moscow , Agropromizdat Publ., p. 336. (In Russian).

9 Shchedrin V.N., Vasilyev S.M., Slabunov V.V., 2013. Osnovnyye pravila i polozheniya ekspluatatsii meliorativnykh sistem i sooruzheniy, provedeniya vodoucheta i proizvodstva ekspluatatsionnykh rabot: monogr,: v 2 ch,[ General Terms and Conditions for Operation of Ameliorative Systems and Structures, Water Accounting and Maintenance Works: monography in 2 parts]. Novocherkassk, Gelikon Publ., 395p., 262 p.(In Russian).

10 Shchedrin V.N., Shkura V.N., Kolganov A.V., 2014. Slovar-spravochnik gidrotekhnika-melioratora: terminologicheskiy slov,: v 2 ch, [Glossary-Handbook of Hydraulic Engineer and Ameliorator: Terminological Glossary: in 2 parts]. Novocherkassk, RosNIIPM Publ., 854 p. (In Russian).

11 Abramov F.G., 1954. Opredeleniye vodopronitsayemosti pochv pri dozhdevanii [Determination of water permeability of soils at sprinkling]. Pochvovedeniye, no 11, pp. 21-29. (In Russian).

12 Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo, Orosheniye: spravochnik [Amelioration and Water Management. Irrigation: Guide], edited by B.B. Shumakov, 1999. Moscow, Kolos Publ., 432 p. (In Russian).

13 Golovanov A.I., Aydarov I.P., Grigorov M.S., Krasnoshchekov V.N., Kozhanov V.S., Maksimov S. A., Pestov L.F., Pchelkin V.P., Ryabkova G.A., Senchukov G.A., Surikova T.I., Sukharev Yu.I., Shabanov V.V., Averyanov A.P., 2011. Melioratsiya zemel [Land Reclamation], edited by A.N. Golovanov. Moscow, KolosS Publ., p. 824. (In Russian).

Обумахов Дмитрий Леонидович

Должность: инженер-программист

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]

Obumahov Dmitriy Leonidovich

Position: Software Engineer

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University

Affiliation address: st. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428

E-mail: [email protected]

Шкура Виктор Николаевич

Ученая степень: кандидат технических наук Ученое звание: профессор

Должность: заведующий кафедрой мелиораций земель

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Корту-нова федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет»

Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]

Shkura Viktor Nikolaevich

Degree: Candidate of Technical Sciences Title: Professor

Position: Head of the Chair of Lands Reclamation

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University

Affiliation address: st. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428

E-mail: [email protected]

Чураев Александр Анатольевич

Ученая степень: кандидат технических наук Должность: заместитель директора по науке

Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]

Churaev Aleksander Anatolievich

Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Deputy Director of Science

Affiliation: Russian Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421

E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.