CC BY
26
Зарипова Н.А., Гапеев В.А., Данникер А.А., Фалькович Л.Л. Средства механизации для накопления влаги твердых осадков // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№1 (8) январь - март. -URL http://e-joumal.omgau.ru/index.php/2017/1/35-statya-2017-1/763-00290. - ISSN 2413-4066
УДК 631.5:631.314
Зарипова Наталья Андреевна
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск na.zaripova@omgau.org
Гапеев Вячеслав Александрович
Студент
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск va. Gapeev1634@omgau.org
Данникер Артур Андреевич
Студент
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск üa. danniker@omgau.org
Фалькович Леонид Леонидович
Студент
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск fakovich_91 @mail.ru
Средства механизации для накопления влаги твердых осадков
Аннотация: в статье рассматривается значение основной обработки почвы и машинных технологий, позволяющих повысить эффективность влагонакопительных мероприятий и предотвращение эрозионных процессов в период весеннего снеготаяния, когда на водопроницаемость существенно влияет исходное увлажнение, уплотнение и промерзание почвы.. Лишь очень рыхлая и не увлажненная мерзлая почва, способна обеспечивать провальную фильтрацию. Прием плоскорезной обработки и одновременного нарезания щелей, способен сохранить оптимальную плотность, высокую почвозащитную, влагонакопительную и влагопроводную функции почвы. Приведена оценка плоскореза-щелевателя с элементами автоколебаний, позволяющая качественно выполнять технологический процесс и снизить удельные энергозатраты до 12% в сравнении с серийным орудием.
Ключевые слова: Вневегетационные осадки, водопроницаемость, рабочий орган плоскореза-щелевателя, удельные энергозатраты.
Засушливое земледелие за счет минимализации обработок, все больше обретает почвовлагозащитную направленность, которая должна основываться на представлениях об оптимальном сложении пахотного слоя почвы, почвенных деформациях, машинных уплотнениях, инфильтрационных свойствах мерзлой различно увлажненной и уплотненной
1
почвы.
Ряд важнейших технологических операций в системе технологии возделывания с.-х. культур направлен на накопление и сохранение влаги, единственным источником которой в зоне засушливого земледелия служат атмосферные осадки.
Вневегетационные осадки более регулируемые, чем вегетационные и являются значительным дополнением последних. В лесостепной и степной зоне доля твердых осадков составляет около 50% (140-200мм) годовых. Из указанного количества аккумулируется около 30-40%, на сток теряется 15-20% и на физическое испарение 55-60% [1].
Несмотря на неполное использование вневегетационных осадков, их связь с урожаем в степи составила г =0,624+0,217 ,а в южной лесостепи г =0,469+_0, 245 [2] . Доля зимних осадков в формировании урожая составляет около 50%. Положительная роль вневегетационных осадков неоспорима и может быть еще выше если повысить эффективность влагонакопительных мероприятий. Из них хорошо изучены снегозадержание и значительно хуже исследованы вопросы усвоения талых вод в период весеннего снеготаяния.
Водопроницаемость почв в основном регулируется приемами основной обработки. Их роль в влагонакоплении представляет значительный интерес. Необработанная почва,
имея повышенную плотность и осеннюю влажность, заметно уступает по влагозарядке механически обработанным вариантам. В аккумуляции талых вод важен характер снего- и почвотаяния. При безморозном режиме таяния - достаточная инфильтрация воды, а при суточных колебаниях температур воздуха, когда почвенная влага подвержена фазовым превращениям усиливаются потери на сток за счет промерзания почвы в ночные часы и блокировки порового пространства. С целью повышения инфильтрации талой воды рекомендуются дополнительные влагоаккумулирующие обработки: лункование - на склоновом земледелии и щелевание - на равнинном.
Водопроницаемость условно можно разделить на летнюю и зимнюю. Если летняя имеет значение для летних осадков, то зимняя решает более ответственную задачу - аккумуляцию в короткий срок всех зимних осадков и зависит не только от плотности почвы, но и от ее влажности. Рассмотрим процессы фильтрации с высоким и низким уровнем увлажнения.
Свободное поровое пространство почвы в условиях положительных температур служит для бесприпятсвенного передвижения воды. И вода, занимающая некоторый объем порового пространства в этом случае, не является преградой для ее перемещения. Иная картина складывается, когда вода замерзает. Образуемый лед, в зависимости от водонасыщенности и степени промараживания почвы существенно снижает ее водо- и воздухопроницаемость. При высоком уровне увлажнения и промараживания фильтрация практически прекращается. С началом оттаивания поглотительная способность почвы повышается, причем она возрастает с глубиной обработки[3] .
Установлена прямая связь между весенними запасами влаги и глубиной промачивания(г=0,989+_0,001). Установлено также, что с приближением запасов влаги осенью к уровню наименьшей влагоемкости и с увеличением осадков коэффициент поглощения уменьшается. Теснота связи между осенней влагонасыщенностью почвы и весенним поглащением талых вод определилась г = 0,880+_0,028, а связь со стоком составила г = 0,901+_0,027. При насыщении почв до наименьшей влагоемкости, сток талых вод составляет 55% от выпавших осадков. При малой насыщенности (30-34% от НВ) весенний сток практически отсутствует.
Наиболее интенсивные фазовые превращения происходят при температурах близких к 0оС. Соотношение льда и незамерзшей воды изменяется от размеров почвенных агрегатов, плотности и температуры.
В суглинистых почвах, при температуре от 0 оС до -10оС запирающий слой образуется, если начальная влажность почвы не менее 60% от общего объема пор.
Снижение фильтрации наблюдается даже при небольшом уплотнении и распылении
верхнего слоя почвы, вызываемые проходом МТА, длительной минимализацией обработки сухой почвы.
Традиционные отвальные и безотвальные основные обработки часто проводятся на глубину 20-26см, что создает уплотненную подошву. Ее уплотненное сложение в сочетании с повышенной дисперсностью подпахотного слоя создает повышенный объем капиллярной скважности. Заполнение капиллярных пор водой при отрицательных температурах обычно блокирует водопроницаемость и тормозит процесс продвижения воды в нижние слои почвы.
На водопроницаемость существенно влияет исходное увлажнение и уплотнение почвы. Характер мерзлой почвы значительно отличается от талой. Лишь очень рыхлая и увлажненная мерзлая почва, способна обеспечивать провальную фильтрацию.
При возделывании зерновых культур, применяются энергонасыщенные тяжелые трактора, мощность которых увеличилась в 20 раз, масса в 15 раз, а удельное давление на почву возросло более чем в 4 раза и достигло 0,17 МПа. Уплотнение почвы снизило способность впитывания влаги в 6 раз [1].
Переуплотнение почвы ведет к снижению эффективного режима увлажнения почвы в метровом слое и промачиванию только верхнего полуметрового слоя и, как следствие, большему стоку и испарению накопленной влаги.
Одним из эффективных средств нейтрализации перечисленных отрицательных факторов является щелевание. Щелевание значительно увеличивает инфильтрацию талой воды, при этом питательные вещества не выносятся, а осаждаются в щелях.
В условиях степи и лесостепи Западной Сибири на равнинном рельефе наиболее рациональным следует признать способ комбинирования плоскорезной обработки и одновременного нарезания щелей, способного сохранить оптимальную плотность почвы, высокую почвозащитную, влагонакопительную и влагопроводную функции.
Для выполнения данного технологического процесса предложено новое конструктивное решение - рабочий орган плоскореза-щелевателя с элементами автоколебаний, обеспечивающий плоскорезное рыхление с одновременным щелеванием и устраняющий существенный недостаток известных конструкций орудий для щелевания -высокое тяговое сопротивление.
Энергетическая оценка проводилась с целью изучения тягового сопротивления экспериментального плоскореза-щелевателя при соблюдении основных технологических параметров и режимов его работы в сравнении с аналогом ПЩ-5 Результаты исследований приведены в таблице.
Показатели энергетической оценки
Наименование показателя экспериментальное орудие ПЩ-5
Скорость движения (м/с) 2,19 2,18
Тяговое сопротивление (кН) 39,13 44,50
Тяговая мощность (кВт) 85,7 97,2
Коэффициент буксования (%) 6,5 7,7
Механические потери (кВт) 17,1 19,2
Эффективная мощность (кВт) 131,2 147,2
Коэффициент загрузки (%) 65,6 73,6
Частота вращения вала двигателя (об/мин) 1977 1970
Общ. ширина захвата (м) 4,56 4,40
Глубина обработки:
плоскореза(см) 15,00 16,98
щелереза (см) 30,93 30,0
Производительность 3,58 3,47
Удельные энергозатраты (кВт-ч/га) 37,8 41,1
Удельное сопротивление:
на 1м. ширины (Н/м) 8893,0 9778,0
на 1 рабочий орган (Н/м) 7820,0 8918,0
Полученные результаты экспериментальных исследований показывают соответствие энергетических показателей по тяговым и мощностным показателям трактора класса 5 для обоих орудий, но у экспериментального удельные энергозатраты на 11,8% ниже, чем у аналога. При практически одинаковой скорости движения и ширины захвата удельное сопротивление, как на метр ширины захвата, так и на один рабочий орган у экспериментального орудия меньше на 12%.
Таким образом, по тяговым и мощностным показателям, трактор К-701 обеспечивает устойчивое выполнение плоскорезной обработки и одновременным щелеванием в агрегате с орудием ОПТ-3-5Щ при соблюдении агротребований на скоростях 2,0...2,6 м/с (до 10 км/ч).
Ссылки на источники:
1. Слесарев В.Н. Агрофизические основы совершенствования основной обработки черноземов Западной Сибири:Дис. .д-ра с.-х. наук:06.01.01.- Омск, 1984.-413с.
2. Холмов В.Г., Юшкевич Л.В. Интенсификация и ресурсосбережение в земледелии лесостепи Западной Сибири: монография.-Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2006-396с.
3. Зарипова Н.А. К обоснованию прессовой обработки почвы //Науч.-техн. Бюл./ ВАСХНИЛ.Сиб. отд-ние.-1985.-Вып.3.-с.10-12.
Natalia Zaripova
Ph. D., Associate Professor
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Vyacheslav Gapeev
Student
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Artur Danniker
Student
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Leonid Falcovich
Student
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Means of Mechanization for Moisture Accumulation of Solid Precipitation
Annotation: The article discusses the importance of the basic processing of soil and computer technologies to increase the efficiency of moisture-accumulating activities and prevent erosion during the spring thaw when the water permeability significantly affects the initial moisture, condensation and freezing of the soil. Only a very loose and hydrated frozen soil, capable of providing a failing filtration. Admission ploskoreznoj processing and simultaneous cutting of slots, able to maintain an optimal density, high soil protection, moisture permeability and moisture-accumulating function of the soil. The estimation ploskorez-schelevatelya with elements of self-oscillation, which allows to carry out high quality production process and to reduce specific energy consumption to 12% compared with a serial instrument
Keywords: Non-vegetation rainfall, water permeability, the working body with plane-schelevatelya, specific energy consumption.
