CC BY
12Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(29), 2018 г., [67-85] УДК 631.674.6
А. С. Штанько, В. Н. Шкура
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация
СПОСОБ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯ ОЧЕРТАНИЯ КОНТУРОВ КАПЕЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ
Целью исследования является разработка методики определения геометрических параметров и основанного на ней способа графоаналитического построения очертания контура капельного увлажнения почв. Объектом исследования являются контуры увлажнения, формирующиеся в почвенном пространстве при капельном поливе. Предметом исследования является положение граничной линии (изоплеты влажности), очерчивающей увлажняемую при капельном поливе зону - контур увлажнения. С учетом того, что при проектировании и эксплуатации систем капельного орошения задаваемым параметром зоны капельного увлажнения почвы является ее глубина, возникла рабочая гипотеза о целесообразности определения необходимых для построения очертания контуров геометрических параметров в привязке к их глубине. В процессе исследований путем аналитической обработки опытных значений геометрических параметров ряда контуров увлажнения, сформированных в почвах с различными значениями почвенных характеристик, получены экспериментальные зависимости, позволяющие при заданной (определенной) глубине зоны капельного увлажнения почвенного профиля определить значения приповерхностного и максимального диаметров контура увлажнения, а также глубину расположения максимального диаметра контура увлажнения. При определении геометрических параметров контуров капельного увлажнения учитываются такие почвенные показатели, как содержание в почве глинистых частиц, наименьшая вла-гоемкость почвы и средняя скорость напорного впитывания воды в почву за первый час полива. В результате исследований разработан способ графоаналитического построения очертания контуров капельного увлажнения почв, который предусматривает построение ограничивающей (оконтуривающей) контур увлажнения почвы линии по значениям их геометрических параметров, полученных по предложенным зависимостям.
Ключевые слова: капельное орошение, контур увлажнения, геометрические параметры контура, почвенные параметры, очертание контура, оконтуривающая изоплета.
A. S. Shtanko, V. N. Shkura
Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation
METHOD OF GRAPHOANALYTICAL DESIGN OF MOISTURE CONTOUR AT DRIP IRRIGATION
The purpose of the research is to develop a methodology for determining geometric parameters and a method of graphoanalytical design of moisture contour of drip humidfica-tion based on it. The target of research is the moisture contours formed in soil space during drip irrigation. The subject of research is the position of the boundary line (moisture isopleth), which delineates the moistening zone during drip irrigation - the moisture contour. Considering that by design and operation of drip irrigation systems, the drip moistening zone depth is the preset parameter, the working hypothesis on viability of determining the geometric parameters necessary for contours configurations design in relation to their depth has arisen. In
the course of research the experimental dependences allowing to determine the values of the subsurface and maximum diameters of moisture contour at a given (certain) depth of drip irrigation moistening of soil profile, as well as the depth of the moisture contour maximum diameter were obtained by analytical processing of the experimental values of the geometric parameters of a number of moisture contours formed in soils with different soil characteristics. When determining the geometric parameters of drip irrigation contours, such soil indices as the content of clay particles in soil, the minimum moisture-holding capacity and the average rate of pressure water absorption into soil for the first hour of irrigation are taken into account. As a result of the research, a method of graphoanalytical design of moisture contours at drip irrigation, which involves the design of a limiting (contouring) soil moisture contour by the values of their geometric parameters obtained according to the proposed dependencies has been developed.
Key words: drip irrigation, moisture contour, contour geometric parameters, soil parameters, contour outline, contouring isopleth.
Введение. В реальных почвенных и технологических условиях капельного полива в подкапельном почвогрунтовом пространстве формируются контуры увлажнения различных размеров и очертания. В зависимости от условий их формирования фиксируются как симметричные, так и асимметричные формы контуров, а очерчивающие их внешние границы изоплеты могут иметь разнообразное криволинейное очертание. Примеры очертаний контуров капельного увлажнения, формируемых в тяжелосуглинистой почве, приведены на рисунке 1 [1].
к - глубина контура, см; К - расстояние от оси увлажнения, см; цифры на изоплетах -влажность изоплеты в процентах от наименьшей влагоемкости (НВ)
Рисунок 1 - Примеры контуров капельного увлажнения тяжелосуглинистых почв
Реальные контуры увлажнения преимущественно имеют в разной степени асимметричное (относительно вертикали капания) очертание.
При этом их граничные изоплеты могут иметь искривления, что затрудняет математическое описание положения оконтуривающих зону увлажнения изоплет. Для частичной нейтрализации вышеуказанных трудностей при камерально-аналитической обработке полученных опытных очертаний контуров специалисты в области капельной технологии орошения растений прибегали к их аппроксимации до уровня получения определенных типичных форм контуров, характерных для условий исследований и приемлемых для анализа и описания. Примеры аппроксимированных очертаний (форм) контуров, принятых (выбранных) различными исследователями, приведены на рисунке 2, где по их данным:
- на рисунке 2а - очертания контура и внутриконтурных изоплет, сформированных в среднесуглинистых почвах, влажность приведена в процентах от НВ, Рфакт - фактическая влажность почвы [2];
- на рисунке 2б - очертания контура и внутриконтурных изоплет, сформированных в тяжелосуглинистых почвах, влажность приведена в долях от НВ [3];
- на рисунке 2в - очертания контуров, сформированных при капельном орошении легкосупесчаных почв расходом 1,5 л/ч при продолжительности полива: 1 - 30 мин, 2 - 60 мин, 3 - 90 мин, 4 - 120 мин, 5 - 150 мин, 6 - 180 мин [4];
- на рисунке 2г - очертания контуров, сформированных в среднегли-нистой светло-каштановой почве при подаче поливной нормы, приведенной в литрах [5];
- на рисунке 2д - очертания аппроксимированного контура увлажнения, сформированного на легких почвах [6];
- на рисунке 2е - очертания аппроксимированного контура увлажнения, сформированного на тяжелых и средних почвах [7];
- на рисунке 2ж - очертания контуров, сформированных в выщелоченных малогумусных сверхмощных глинистых черноземах центральной
агроклиматической зоны Краснодарского края при расходе капельницы 4 л/ч в течение: 1 - 7 ч, 2 - 14 ч, 3 - 20 ч [6];
- на рисунке 2з - очертания контуров, сформированных в среднесу-глинистой почве при подаче поливной нормы 34,3 л/м2 сразу после полива и через 12, 24, 72 и 120 ч, t - время после окончания полива, ч [8];
- на рисунке 2и - форма «типичного» контура увлажнения для тяжелосуглинистых почв с иллюстрацией внутриконтурного распределения
98-111 .о/ тгт
влажности, ——— - интервал влажности почвы (% от НВ) в соответствующей зоне, над чертой - после полива, под чертой - перед поливом [9];
- на рисунке 2к - очертания контуров с разной продолжительностью их формирования и последующей постполивной трансформации в почвогрунто-вом слое при поливной норме 8,31 л/м2 и расходе капельницы 3,9 л/ч [10];
- на рисунке 2л - очертания контура и внутриконтурных изоплет, сформированных в супесчаных почвогрунтах, влажность (цифры возле изоплет) приведена в процентах от массы сухой почвы [11];
- на рисунке 2м - очертания контура и внутриконтурных изоплет, сформированных в тяжелосуглинистых почвогрунтах, влажность (цифры возле изоплет) приведена в процентах от массы сухой почвы [12].
Кроме этого, известны и другие примеры аппроксимации контуров капельного увлажнения, приведенные в работах Б. Б. Шумакова [13], Е. П. Борового [14], Б. Г. Штепы [15], А. С. Овчинникова [16], М. К. Га-джиева [17], В. И. Торбовского [18] и др. Известны приведенные в труде В. Н. Шкуры и др. [1] расчетные зависимости, описывающие очертания граничных линий контуров капельного увлажнения почвы при известных значениях глубины и диаметра контура. Последние могут быть определены по зависимостям, указанным в работе А. С. Штанько и др. [19]. Между тем в реальной практике капельного орошения исходно заданной величиной принимается глубина слоя увлажнения почвы, а диаметр формируемого контура увлажнения подлежит определению.
40
20
20 Я. см
а
20
40
60
80
А, см
/ /м,2НВ\\
ш 1,1 нв у
1В /
0.9 НЕ 1 /
0,8 НВ
б
0 10 20 30 40 50 60 70 И, см
ж
30 20 10 0 10 20 30Д- см
V 1 1 \ г
1 1 1 \ 1 / 1 1
\ \ 4 / /
1 \ ч \ / ъ 1
. \ ч ч / 2 / /
\ / <1
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 И, м
3
0,5 0,0 0,5 И, м
и
V -161
V .14 I
1
12 7 9 _/ _
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 И, м
и
1,0 0,5 0,0 0,5 1,0 Я, м
/ 1 \ V 1
—26-
23 ц у
—20- У у
—15'
м
в
д
г
е
к
л
а - по О. Е. Ясониди [2]; б - по Л. Г. Дудниковой [3]; в - по А. В. Шуравилину [4]; г - по А. Д. Ахмедову и др. [5]; д, е - по М. Ю. Храброву [6, 7]; ж - по Д. О. Завадскому [8]; з - по В. С. Бочарникову и др. [9]; и - по В. В. Бородычёву [10]; к - по О. Н. Карпенко [11]; л, м - по М. И. Ромащенко [12]
Рисунок 2 - Примеры форм аппроксимации контуров капельного увлажнения почв
В связи с этим целью настоящего исследования является разработка методики определения геометрических параметров и основанного на ней способа графоаналитического построения очертания контура капельного увлажнения почвогрунтового пространства при определенной (заданной) глубине слоя увлажнения почвы.
Материалы и методы. В качестве геометрических параметров, характеризующих контур капельного увлажнения почвы, рассматриваются глубина контура увлажнения ккон, м; расчетный диаметр контура йкон, соответствующий его максимальной величине, м; диаметр контура на уровне 5-сантиметрового заглубления в почвенный слой, или «поверхностный диаметр» йпов , м; величина заглубления горизонтальной плоскости к, ,
соответствующей положению максимального диаметра контура увлажнения, м. С учетом того, что исходным параметром, характеризующим контур увлажнения, является его глубина ккон, все его линейные размеры могут быть привязаны к этому параметру, что позволит определить их относительные значения й / к ; й / к ; к, / к ; й / к . Принятая схема
кон' кон' пов ' кон' йкон кон' ср кон Г
очертания контура капельного увлажнения почвенного пространства с указанием расположения вышеуказанных характеризующих его геометрических параметров приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Расчетная схема очертания контура капельного увлажнения почвы
Разработка методики определения геометрических параметров контуров капельного увлажнения базируется на данных экспериментальных исследований ряда контуров, сформированных в почвогрунтовой толще в различных почвенных условиях Ростовской области при капельном поливе.
В качестве определяющего фактора влияния рассмотрены такие характеристики почв, как содержание глинистых частиц в почве в процентах от массы сухой почвы Иг/ч, % МСП; наименьшая влагоемкость Инв, %
МСП, и средняя скорость впитывания воды в почву за первый час полива
(Квп)1час, мм/мин. Технологические и влажностные факторы по причине
предварительно установленного малого их влияния на изучаемые соотношения в предлагаемых методике расчета и способе не учитывались.
Результаты и обсуждение. В соответствии с опытными данными значения соотношения й / ккон для различных значений параметров 1г/ч,
1В и (V вп)1час могут быть определены по нижеприведенным экспериментальным зависимостям:
(йкон / ккон к = 0,51 + 0,009 • 1Г/Ч, (1)
кон / ккон 1В = 0,073 + 0,038 • 1нв, (2)
(йкон / ккон V = 0,924- (VBH)1 час0,574 . (3)
В зависимостях (1)-(3) параметр (йкон / конхарактеризует отношение максимального диаметра й к глубине контура к , определенное
по почвенному парЗМетру ^ а параметрЫ (йкон / ккон1В и (йкон / ккон V -
соответственно по значениям почвенных параметров 1НВ и ^вп)1час. Графические представления вышеприведенных зависимостей и опытных значений исследуемых параметров приведены на рисунках 4-6.
Предложенные зависимости при известной или заданной глубине увлажнения ккон и известных значениях Иг/ч, Инв и (Vвп)1час позволяют определить величину максимального диаметра контура увлажнения й .
1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
0,5
= 0,51 + 0,009- Жт/Ч
я- = 0,97 ■
я 1 ■
■
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0
Жг/ч, % МСП
80,0
Рисунок 4 - График зависимости соотношения ^кон / Лкон от ЖГ1
г/ч
1,3 1,2 1,1 1,0 ¡0,9 ^0,8 I 0,7
чз
0,6 0,5 0,4 0,3
«он0,073 +0,038 Я2 = 0,99 ■
^— 11
,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0
Жнв, % МСП
Рисунок 5 - График зависимости соотношения ^кон / Лкон от
НВ
1,4 1,3 1,2 1,1
§ 1,0
и
0,9
■ ^
Кн / Кои)уш = 0,924 • (Квп)1час п2 лл.
А — и
■
1 ■— ■
■
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
(IV ВП/1час мм/мин
Рисунок 6 - График зависимости соотношения ^кон / Лкон от (¥вп )1час
С учетом отсутствия абсолютной связи между значениями W/4, Wb
и (Vвп)1час и имеющего место отличия в значениях dKOH / hKOH (в пределах
±12 %, а иногда и более), определенных даже по одному контуру, но в разных вертикальных плоскостях, которые проходят через ось капания, более точные (средние) их значения рекомендуется определять по соотношению: (d / h ) = 0,333 |(d / h L + (d / h L + (d / h V I. (4)
V кон кон/ср v,-'-'-' [V ког кон,^г/ч V ког кон^нв V ког кон/^,п J V /
Обоснованность использования зависимости (4) проиллюстрирована сопоставлением расчетных и осредненных экспериментально установленных значений dKOH / hOH по опытным контурам увлажнения почвы (таблица 1).
Таблица 1 - Данные сопоставления расчетных значений
по зависимостям (1)-(4) с осредненными опытными значениями dKOH / по исследованным контурам капельного увлажнения почв
Параметр Значение параметра
wt/,, % мсп 6,7 15,9 20,8 27,4 36,1 42,8 50,4 57,1 63,7 74,6
WHB, % МСП 8,1 14,2 16,9 20,0 23,6 25,9 27,6 29,2 30,4 32,2
(V вп)1час, мм/мин 2,95 2,12 1,60 1,51 1,10 0,95 0,81 0,76 0,68 0,51
^кон / ^он)ср по заВИсИмости (4) 0,483 0,622 0,706 0,773 0,893 0,968 1,043 1,096 1,155 1,279
Осредненные опытные значения (dкон / Кон)оп 0,453 0,640 0,683 0,813 0,863 1,000 1,043 1,100 1,133 1,227
Отклонение значений, % 6,4 2,8 3,3 5,0 3,5 3,2 0,1 0,4 1,9 4,3
Судя по данным таблицы 1, отклонения рассчитанных по формуле (4) от осредненных опытных величин ^кон / не превышают 7 %, тогда как
отклонения расчетных значений ^кон / , полученных по зависимостям (1)—(3), от осредненных опытных значений могут достигать 12 % и более.
Для практических целей и для построения очертания контура капельного увлажнения почв определенное значение имеет величина заглубления Ь сечения контура горизонтальной плоскостью, соответствующей
^кон
его максимальному расширению. Аналитическая обработка опытных контуров капельного увлажнения почв позволила получить нижеприведенные
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(29), 2018 г., [67-85] экспериментальные зависимости для определения соотношения к / к
"кон
как функции почвенных параметров ¡¥г/ч, WШ) и (Vвп)1час:
/ к- = 0,054 и;,0549, (5)
К-/ к<он= а029^84', (6)
(Л"к„ /кД = 0,415. (Vвп)1 ча,"'656, (7)
вп
(к"кон / ккон)ср = 0,333 . [(к"кон / ^сон+ (к"кон / ^н^ + (к"ЮН / ^н^ | (8)
Графические образы (представления) зависимостей (5)-(7) и соответствующие им опытные данные по рассматриваемым соотношениям параметров контуров капельного увлажнения почвогрунтового пространства приведены на рисунках 7-9.
0,6 0,5
£0,4
¿С
¡0,3
0,2
0,1
-----■
■ [к, / к ) = 0,054-^/ч0519 \ акон КОН /Гг/ч 5 Г/Ч
Я2 = 0,99
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0
1¥, /ч, % МСП
Рисунок 7 - График зависимости соотношения ка / ккон от Щ
г/ч
0,5
Я 0,4
30,3
0,2
0,1
ЬикХ^ -ода.жнв0'847 ■
к 2=0 ,99 —■ ■
■
8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0
1ГНИ, % МСП
Рисунок 8 - График зависимости соотношения ка / ккон от Щ
0,7
0,6
0,5
0,4
Чз
0,3
0,2
0,1
1 -0,656
\ 1 1' 7с1кои 7кон Д. = 0541Ь-(^во)1час БП
Г = 0,9 8
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
(V Ш1)I час, мм/мин
Рисунок 9 - График зависимости соотношения На /ккон от (¥вп )1час
О степени соответствия расчета по зависимостям (5)-(8) и экспериментально полученных измерений параметров контуров можно судить по данным, приведенным в таблице 2 и проиллюстрированным на рисунке 10. Таблица 2 - Данные сопоставления расчетных и опытных значений
/ ^кон
Параметр Значение параметра
Жг/ч, % МСП 6,7 15,9 20,8 27,4 36,1 42,8 50,4 57,1 63,7 74,6
WНВ, % МСП 8,1 14,2 16,9 20,0 23,6 25,9 27,6 29,2 30,4 32,2
(V вп)1час, мм/мин 2,95 2,12 1,60 1,51 1,10 0,95 0,81 0,76 0,68 0,51
(ки/ ^кон 11/ч по зависимости (5) 0,153 0,247 0,286 0,332 0,387 0,425 0,465 0,497 0,528 0,576
(\он 1 ^кон по Зависимости (6) 0,171 0,274 0,318 0,367 0,422 0,457 0,482 0,505 0,523 0,549
Ккон / Кон 1 по зависи- у вп мости (7) 0,204 0,253 0,305 0,317 0,390 0,429 0,477 0,497 0,534 0,645
/ Ккон)ср по зависимости (8) 0,176 0,258 0,303 0,339 0,400 0,437 0,474 0,500 0,529 0,590
Осредненные опытные значения Ккон /Ккон)опыт 0,170 0,270 0,290 0,340 0,400 0,443 0,477 0,507 0,517 0,580
Отклонение значений, % 3,5 4,4 4,4 0,4 0,1 1,5 0,5 1,3 2,3 1,8
Для построения очертания контура капельного увлажнения необходимо установить величину его диаметра в приповерхностном слое ^пов
(на условно принятой глубине 5 см от поверхности земли).
а
0,70
0.65
0.60
0,55
0,50
0.45
И V,'
0.40
0,3 5
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
/
А у / / X
S / / z у у / >
Y- 9' / /
/ у ■г S
/ 2 / /4 / у " / у
f /А / / / V К
/ J / Ж ' /т
✓ /ж <JFs у
А / rs
/
/
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0.40 0,45 0,50 0.55 0,60 0,65 0.70
кон)
по Wr
Ц
-по Wx
ш
КОН J опыг ПО К,
- по среднеп
Рисунок 10 - Данные сопоставления расчета по зависимостям (5)-(8) с опытными данными
По отношению к глубине контура ккон величина приповерхностного
диаметра ^пов может быть определена по нижеприведенным зависимостям:
НВ
(9) (10) (11)
ков / ¿кон к = 0,507+ 0,0054- Wr/4 - 0,00006, Wr/42,
(d™ / h™ к = 0,009+ 0,0523- Whb - 0,0011- W
(кПов / h™ = 0,7104- 0,078- (Гвп) ч (d / h ) = 0,333 - \(d / h L +(d / h L +(d / h 1 I. (12)
V пов кон/ср V[_\^пов кон,^г/ч \ пог кон^нв \ пог кон/уъп \ V /
Характер функциональных связей по зависимостям (9)-(11) и соответствие их опытным данным проиллюстрировано рисунками 11-13.
О степени соответствия расчетных значений dn0B / h0H осредненным опытным значениям можно судить по данным, приведенным в таблице 3.
0,64 0,63 0,62 0,61 к0,60 §0,59
§0,57 0,56 0,55 0,54 0,53
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0
Wr/v % МСП
Рисунок 11 - График зависимости соотношения dnoB / hKOH от WvK
0,70
(<» / Ко, ),, - 0,507 + 0,0054 • WT/4 - 0,00006 • Жг/Ч2 - R2 =0,99
0,65
0,60 ¡0,55
30,50
0,45
0,40 0,35
■
■ ■ \ ■
-Í 1 „ 2.
' KoJWhb = <^09 + ■ - 0,0011 ■ R2 =0,95
,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0
Ww, % МСП
Рисунок 12 - График зависимости соотношения dnoB / hKOH от WHb
0,68 0,66 0,64 0,62
í 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50 0,48
1 1 1 1 1 1 1 1 1 R„. / kJv., = 0.7104 - 0,078 • (FBn _
R2 = 0.98
4. 1
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
(FBn)l4ac, мм/мин
Рисунок 13 - График зависимости соотношения dnoB / hKOH от (Fun )1час
Таблица 3 - Данные сопоставления расчетных и опытных значений относительного параметра ^пов / ккон
Параметр Значение параметра
1г/ч, % МСП 6,7 15,9 20,8 27,4 36,1 42,8 50,4 57,1 63,7 74,6
1НВ, % МСП 8,1 14,2 16,9 20,0 23,6 25,9 27,6 29,2 30,4 32,2
(Vвп)1час, мм/мин 2,95 2,12 1,60 1,51 1,10 0,95 0,81 0,76 0,68 0,51
Осредненные опытные значения ((ПоВ / Икон)оп 0,46 0,55 0,58 0,60 0,63 0,64 0,63 0,62 0,61 0,61
((пов / ^сон 1г/ч по зависимости (9) 0,541 0,578 0,594 0,610 0,624 0,629 0,627 0,620 0,608 0,576
Отклонение значений, % 16,7 5,1 1,8 1,2 0,4 1,8 0,5 0,0 0,3 6,0
((пов / Икон 1в по зависимости (10) 0,360 0,530 0,579 0,615 0,631 0,626 0,615 0,598 0,582 0,553
Отклонение значений, % 22,2 3,7 0,8 1,9 0,6 2,2 2,5 3,5 4,5 9,9
((пов / Иконпо зависимости (11) 0,480 0,545 0,586 0,593 0,625 0,636 0,647 0,651 0,657 0,671
Отклонение значений, % 3,7 0,9 0,4 1,8 0,3 0,6 2,7 5,0 7,8 9,3
((пов / Икон)ср по зависимости (12) 0,461 0,551 0,586 0,606 0,626 0,630 0,630 0,623 0,616 0,600
Отклонение значений, % 0,6 -0,2 -0,5 -0,4 0,0 1,5 0,1 -0,5 -1,0 2,2
Приведенные в таблице 3 данные позволяют сделать заключение о практической приемлемости зависимости (12) для определения диаметра приповерхностного контура капельного увлажнения почвогрунтового пространства (пов при заданной глубине увлажняемого слоя почвы Икон для исследованного диапазона значений почвенных параметров 1¥г/ч, 1В и
(У вп)1час.
Определение значений ( , ( и И для конкретных условий
формирования контура капельного увлажнения почвы позволяет построить ограничивающие (оконтуривающие) зону увлажнения почвогрунтового пространства линии при капельном поливе. До построения контура увлажнения для определенных значений почвенных показателей 1 , 1 и
(Vвп)1час и заданной величины увлажнения почвенного слоя - глубины контура И - по соответствующим зависимостям определяются значения ( ,
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(29), 2018 г., [67-85] с( и ^ и соответствующие им значения радиусов Я и Р . Полу-
пов ^Кон кон ^ов
ченные значения на соответствующем уровне их расположения в принятом масштабе откладываются от вертикальной оси контура, а полученные точки соединяются (аппроксимируются) в соответствии с рисунком 14.
а б
а - прямолинейная аппроксимация оконтуривающей поверхности; б - криволинейная аппроксимация оконтуривающей поверхности
Рисунок 14 - Схемы аппроксимации контуров капельного увлажнения почвы
Выводы
1 При проектировании и эксплуатации систем капельного орошения необходимо устанавливать очертания контуров увлажнения, формирующихся в подкапельном почвенном пространстве. С учетом того, что задаваемым параметром зоны увлажнения является ее глубина, возникла гипотеза о целесообразности определения необходимых для построения очертания контуров геометрических параметров в привязке к их глубине. Выдвинутая гипотеза может быть реализована при наличии установленных функциональных связей между поверхностным и максимальным диаметрами с его глубиной, что и было определено задачей исследования.
2 В результате анализа параметров и 10 экспериментально зафикси-
рованных контуров капельного увлажнения, полученных в различных почвенных условиях, установлены экспериментальные зависимости, позволяющие определить значения необходимых для построения линий внешнего очертания контуров капельного увлажнения почвы, и предложены схемы и способ их графического представления.
Список использованных источников
1 Шкура, В. Н. Капельное орошение яблони: монография / В. Н. Шкура, Д. Л. Обу-махов, А. Н. Рыжаков; под ред. В. Н. Шкуры. - Новочеркасск: Лик, 2014. - 310 с.
2 Ясониди, О. Е. Капельное орошение: монография / О. Е. Ясониди; Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. - Новочеркасск: Лик, 2011. - 322 с.
3 Дудникова, Л. Г. Орошение плодового сада на Северном Кавказе: монография / Л. Г. Дудникова, М. В. Карпенко, А. А. Панкарикова; Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. - Новочеркасск: НГМА, 2008. - 261 с.
4 Капельное орошение сои на тяжелосуглинистых почвах / А. В. Шуравилин, В. В. Бородычёв, М. Н. Лытов, О. А. Белин // Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство. - 2009. - № 3. - С. 21-26.
5 Ахмедов, А. Д. Контуры увлажнения почвы при капельном орошении / А. Д. Ахмедов, Е. Ю. Галиуллина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - № 3. - С. 183-188.
6 Храбров, М. Ю. Расчет распространения влаги в почве при капельном орошении / М. Ю. Храбров // Мелиорация и водное хозяйство. - 1999. - № 4. - С. 34-35.
7 Храбров, М. Ю. Технология малообъемного орошения / М. Ю. Храбров // Мелиорация и водное хозяйство. - 2000. - № 4. - С. 30-32.
8 Завадский, Д. О. Капельное орошение молодого яблоневого сада и виноградников в условиях центральной зоны Краснодарского края: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 06.01.02 / Завадский Дмитрий Олегович. - Новочеркасск, 1991. - 28 с.
9 Бочарников, В. С. Научно-экспериментальное обоснование повышения эффективности технологических средств локального орошения в овощеводстве открытого и закрытого грунта: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 06.01.02 / Бочарников Виктор Сергеевич. - Волгоград, 2016. - 39 с.
10 Бородычёв, В. В. Современные технологии капельного орошения овощных культур / В. В. Бородычёв. - Волгоград: Радуга, 2010. - 241 с.
11 Карпенко, О. Н. Капельное орошение и агротехника возделывания роз в теплице / О. Н. Карпенко // Проблемы агротехники и мелиорации. Труды ЦКРНИИГиМ. -Днепропетровск, 1989. - С. 71.
12 Ромащенко, М. И. Совершенствование технологии и технических средств микроорошения сельскохозяйственных культур: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 06.01.02 / Ромащенко Михаил Иванович. - М., 1995. - 28 с.
13 Шумаков, Б. Б. Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: справочник / Б. Б. Шумаков. - М.: Колос, 1999. - 492 с.
14 Боровой, Е. П. Аналитический подход к определению параметров контуров увлажнения почвы на основе решения уравнения влагопереноса / Е. П. Боровой, Е. А. Ветренко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2009. -№ 4(16). - С. 52-57.
15 Штепа, Б. Г. Механизация полива / Б. Г. Штепа, В. Ф. Носенко, Н. В. Винни-кова. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с.
16 Овчинников, А. С. Методика расчета и обоснование параметров контура увлажнения в условиях открытого и закрытого грунта / А. С. Овчинников, В. С. Бочар-ников, М. П. Мещеряков // Природообустройство. - 2012. - № 4. - С. 10-14.
17 Гаджиев, М. К. Особенности капельного орошения виноградников в условиях Дагестанской АССР: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Гаджиев Магомед Кебедович. - Новочеркасск, 1984. - 24 с.
18 Торбовский, В. И. Режим и техника капельного орошения малины: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 06.01.02 / Торбовский Василий Иванович. - Новочеркасск, 1992. - 24 с.
19 Штанько, А. С. Геометрические параметры локальных контуров капельного увлажнения почвы / А. С. Штанько, В. Н. Шкура // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2017. - № 2(66). - С. 214-218.
References
1 Shkura V.N., Obukhakhov D.L., Ryzhakov A.N., 2014. Kapel'noe oroshenie yablo-ni: monografiya [Drip irrigation of apple trees: monograph]. Novocherkassk, Lick Publ., 310 p. (In Russian).
2 Yasonidi O.E., 2011. Kapel'noe oroshenie: monografiya [Drip irrigation: monograph]. Novocherkassk State Land Reclamation Academy. Novocherkassk, Lick Publ., 322 p. (In Russian).
3 Dudnikova L.G., Karpenko M.V., Pankarikova A.A., 2008. Oroshenie plodovogo sada na Severnom Kavkaze: monografiya [Irrigation of the orchard in the North Caucasus: monograph]. Novocherkassk State Land Reclamation Academy. Novocherkassk, NGMA, 261 p. (In Russian).
4 Shuravilin A.V., Borodychev V.V., Lytov M.N., Belin O.A., 2009. Kapel'noe oro-shenie soi na tyazhelosuglinistykh pochvakh [Drip irrigation of soybean on heavy loamy soils]. Vestnik RUDN. Seriya: Agronomiya i zhivotnovodstvo [Bulletin of the Russian Peoples Friendship University. Series: Agronomy and Animal Industries], no. 3, pp. 21-26. (In Russian).
5 Akhmedov A.D., Galiullina E.Yu., 2012. Kontury uvlazhneniya pochvy pri kapel'nom oroshenii [Soil moisture contours under drip irrigation]. Izvestiya Nizhnevolzh-skogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie [Bull. of Nizhnevolzhsk Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education], no. 3, pp. 183-188. (In Russian).
6 Khrabrov M.Yu., 1999. Raschet rasprostraneniya vlagi vpochve pri kapel'nom oro-shenii [Calculation of moisture transmission in soil under drip irrigation]. Melioratsiya i vod-noye khozyaystvo [Irrigation and Water Management], no. 4, pp. 34-35. (In Russian).
7 Khrabrov M.Yu., 2000. Tekhnologiya maloob"yemnogo orosheniya [Technology of low-volume irrigation]. Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo [Irrigation and Water Management], no. 4, pp. 30-32. (In Russian).
8 Zavadskij D.O., 1991. Kapel'noye oroshenie molodogo yablonevogo sada i vinogradnikov v usloviyakh tsentral'noy zony Krasnodarskogo kraya. Avtoref. diss. kand. tekhn. nauk [Drip irrigation of a young apple orchard and grapes in the central zone of Krasnodar Territory. Abstract of cand. tech. sci. diss.]. Novocherkassk, 28 p. (In Russian).
9 Bocharnikov V.S., 2016. Nauchno-eksperimental'noe obosnovaniye povysheniya effektivnosti tekhnologicheskikh sredstv lokal'nogo orosheniya v ovoshchevodstve otkrytogo i zakrytogo grunta. Avtoref. diss. d-ra tekhn. nauk [Scientific-experimental basis for increasing the efficiency of local irrigation technology in vegetable growing of open and protected ground. Abstract of techn. sci. dr. diss.]. Volgograd, 39 p. (In Russian).
10 Borodychev V.V., 2010. Sovremennyye tekhnologii kapel'nogo orosheniya ovoshchnykh kul'tur [Modern technologies of drip irrigation of vegetable crops]. Volgograd, Rainbow Publ., 241 p. (In Russian).
11 Karpenko O.N., 1989. Kapel'noe oroshenie i agrotekhnika vozdelyvaniya roz v tep-litse [Drip irrigation and agrotechnology of roses cultivation in green houses]. Problemy agrotekhniki i melioratsii. Trudy TSKRNIIGiM [Problems of agrotechnology and irrigation. Proceed. of TsKRIIIGM]. Dnepropetrovsk, 71 p. (In Russian).
12 Romashchenko M.I., 1995. Sovershenstvovaniye tekhnologii i tekhnicheskikh sredstv mikroorosheniya sel'skokhozyaystvennykh kul'tur. Avtoref. diss. d-ra tekhn. nauk [Perfection of technology and technical means of micro irrigation of agricultural crops. Abstract of techn. sci. dr. diss.]. Moscow, 28 p. (In Russian).
13 Shumakov B.B., 1999. Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo. Orosheniye: spravoch-nik [Land reclamation and water management. Irrigation: a directory]. Moscow, Kolos Publ., 492 p. (In Russian).
14 Borovoj E.P., Vetrenko E.A., 2009. Analiticheskiy podkhod k opredeleniyu par-ametrov konturov uvlazhneniya pochvy na osnove resheniya uravneniya vlagoperenosa [An analytical approach for determining the soil moisture contours parameters on the basis of moisture transportation equation]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kom-pleksa [Bull. Nizhnevolzhsk Agro-University Complex], no. 4(16), pp. 52-57. (In Russian).
15 Shtepa B.G., Nosenko V.F., Vinnikova N.V., 1990. Mekhanizatsiyapoliva [Mechanization of irrigation]. Moscow, Agropromizdat Publ., 303 p. (In Russian).
16 Ovchinnikov A.S., Bocharnikov V.S., Meshcheryakov M.P., 2012. Metodika rascheta i obosnovaniye parametrov kontura uvlazhneniya v usloviyakh otkrytogo i zakrytogo grunta [The calculation method and the justification of the moisture contour parameters under the conditions of open and protected ground]. Prirodoobustroystvo [Environmental Engineering], no. 4, pp. 10-14. (In Russian).
17 Gadzhiev M.K., 1984. Osobennosti kapel'nogo orosheniya vinogradnikov v usloviyakh Dagestanskoy ASSR. Avtoref. diss. kand. s.-kh. nauk [Features of drip irrigation of vineyards under the conditions of Dagestan ASSR. Abstract of cand. agri. sci. diss.]. Novocherkassk, 24 p. (In Russian).
18 Torbovskij V.I., 1992. Rezhim i tekhnika kapel'nogo orosheniya maliny. Avtoref. diss. kand. tekhn. nauk [The regime and technique of drip irrigation of raspberries. Abstract of cand. techn. sci. diss.]. Novocherkassk, 24 p. (In Russian).
19 Shtan'ko A.S., Shkura V.N., 2017. Geometricheskieparametry lokal'nykh konturov kapel'nogo uvlazhneniya pochvy [Geometric parameters of local moisture contours at drip irrigation]. Puti povysheniya effektivnosty oroshayemogo zemledeliya [Ways of Increasing the Efficiency of Irrigated Agriculture], no. 2(66), pp. 214-218. (In Russian)._
Штанько Андрей Сергеевич
Ученая степень: кандидат технических наук Должность: ведущий научный сотрудник
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: rosniipm@yandex.ru
Shtanko Andrey Sergeevich
Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Leading Researcher
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: rosniipm@yandex.ru
Шкура Виктор Николаевич
Ученая степень: кандидат технических наук Ученое звание: профессор
Должность: начальник отдела рыбоводных мелиораций и аквакультур 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: rosniipm@yandex.ru
Shkura Viktor Nikolaevich
Degree: Candidate of Technical Sciences
Title: Professor
Position: Head of Department
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: rosniipm@yandex.ru
