CC BY
21
ВЕСТНИК БЕЛОРУССКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
АКАДЕМИИ № 1 2014_
МЕЛИОРАЦИЯ И ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВО
УДК 631.674.5:631.347.3
В. И. ЖЕЛЯЗКО, В. М. ЛУКАШЕВИЧ
ВЛИЯНИЕ ВЕТРА НА КАЧЕСТВО ДОЖДЕВАНИЯ ПРИ ПОЛИВЕ ПО КРУГУ АППАРАТОМ SR-140
(Поступила в редакцию 17.12.2013)
В статье представлены результаты полевых опытов The article presents results of field research into the influence
по изучению влияния ветра на качество искусственного of wind on the quality of artificial rain with watering by remote-
дождя при поливе дальнеструйным дождевальным аппара- spray sprinkler SR-140. We have established that the sprinkler
том SR-140. Установлено, что дождевальный аппарат SR-140 operates the best at the speed of wind of not more than 3.3
SR-140 создает качественный полив при скорости ветра, m/sec. The coefficient of efficient watering at this speed corre-
не превышающей 3,3 м/с. Коэффициент эффективного sponds to agro-technical requirements and equals to 0.7. полива при этой скорости соответствует агротехническим требованиям и равен 0,7.
Введение
В Республике Беларусь наиболее прогрессивным способом механизированного полива является полив дождеванием. Этот вид орошения наиболее близок к природному выпадению осадков. При дождевании увлажняется не только почва, но и листовая поверхность сельскохозяйственных культур и приземный слой воздуха, а это в свою очередь оказывает благоприятное воздействие на вегетацию растений, снижает температуру и повышает влажность воздуха в жаркие, засушливые периоды. Необходимо отметить, что широкое применение получил полив сельскохозяйственных культур мобильными барабанно-шланговыми дождевальными машинами (БШДУ) [14, с. 5].
Анализ источников
Дождь, создаваемый современными дождевальными машинами, отличается по своим параметрам от естественных осадков «средней» силы. Высокие энергетические показатели искусственного дождя приводят к разрушению почвенного покрова и образованию поверхностного стока, неравномерности полива, что способствует развитию ирригационной эрозии, переувлажнению почвы и избыточному увлажнению растений в одних местах, при недостаточном их увлажнении в других, снижению плодородия орошаемых земель и неэффективному использованию водных, материально-технических, энергетических и земельных ресурсов.
Поэтому при дождевании сельскохозяйственных культур значительное внимание следует уделять современной дождевальной технике, которая при экономически целесообразном уровне производительности обеспечивает экономию воды, энергии, материально-технические и трудовые ресурсы без негативного воздействия на почву и окружающую среду.
Сведений по изучению влияния ветра на качество дождевания дальнеструйным аппаратом SR-140 в литературе не установлено, поэтому проводимые опыты по определению равномерности распределения дождя, создаваемого мобильной барабанно-шланговой дождевальной установкой Bauer, представляют практический интерес.
Методы исследования
Основные экспериментальные исследования проведены на опытном орошаемом поле УО БГСХА «Тушково-1» Горецкого района Могилевской области в 2012-2013 гг. Опыты по изучению влияния ветра на равномерность распределения искусственного дождя по площади поля выполнены в соответствии с методическими указаниями [7, 8, 11, 12]. Нами изучалась дождевальная машина Bauer Rainstar T-61, которая оснащена дальнеструйным аппаратом SR-140. Характеристики давления на оросительной сети снимали с манометра. Диаметр дождевальных насадок аппарата от 16 до 30 мм.
Выполнение опытов проводили следующим путем: возможную площадь захвата полива разбили продольными и поперечными рядами дождемеров на квадраты со стороной 5 м, дождемеры устанавливали так, чтобы водоприемное отверстие было установлено горизонтально и не закрывалось растениями. Продолжительность каждого опыта 60 мин. Скорость ветра определяли через каждые 10 мин. ручным анеморумбометром.
В процессе опытов старались не допустить продолжительных перерывов от окончания полива на участке с дождемерами до замеров, чтобы исключить заметные потери воды на испарение.
Среднюю поливную норму при равномерной расстановке дождемеров по площади определяли [4, 6]:
да,
п
где тср - средняя поливная норма, мм; Ш; - поливная норма в конкретном дождемере, мм; п - количество дождемеров, шт.
Средние значения радиусов полива и площадей захвата дождем определяли непосредственно в полевых условиях, а дальше графически по изогиетам средней интенсивности.
Известно, что в основном равномерность распределения дождя по орошаемой площади характеризуется коэффициентом эффективного полива Кэф.п, который определяется количеством дождемеров с недостаточной, с эффективной и с избыточной поливными нормами [7, 8, 10]:
Пнед, если mj < 0,75 тСр, (2)
пэф, если т^ (0,75...1,25) тср, (3)
пизб, если/т^ 1,25 тср, (4)
Пнед + Пэф + ПИзб = П, (5)
где пнед - количество дождемеров с недостаточной поливной нормой, шт.; пэф - количество дождемеров с эффективной поливной нормой, шт.; пизб - количество дождемеров с избыточной поливной нормой, шт.; п - общее количество дождемеров, шт.
Далее находили коэффициенты недостаточного, эффективного и избыточного поливов по следующим зависимостям [10, с. 327]:
Кнед.п = пнед / п; (6)
Кэф.п = пэф / п; (7)
Кизб.п = пизб / п. (8)
где Кнед - коэффициент недостаточного полива; Кэф.п - коэффициент эффективного полива; Кизб -коэффициент избыточного полива.
Таким образом, эффективно политой считается площадь, политая с интенсивностью, равной среднеарифметической с отклонениями, допускаемыми агротехническими требованиями (± 25%). Во всех других случаях площадь будет политой избыточно или недостаточно. Согласно агротехническим требованиям, коэффициент эффективного полива должен быть более 0,7 [2, 5,].
Основная часть
Значительное влияние на качество полива при дождевании (особенно на равномерность распределения, структуру дождя и площадь захвата) оказывает скорость и направление ветра. При большой скорости ветра коэффициент эффективного полива уменьшается, а коэффициенты недостаточного и избыточного увлажнения увеличиваются, что приводит к снижению эффективности орошения в целом [3, с. 121].
Как показали результаты опытов, скорость ветра очень влияет как на дальность полета струи, так и на площадь захвата поливаемого участка. Если при скорости ветра до 1,0 м/с дальность полета струи одинакова, то с увеличением скорости ветра орошаемая площадь из круга превращается в «эллипс орошения». Характер изменения среднего радиуса полета струи и площади захвата полива для дальнеструйного аппарата 8Я-140 в безветренную погоду представлен в табл. 1. Анализ таблицы говорит нам о том, что радиус полива дождевального аппарата и его средняя площадь захвата могут регулироваться напором на оросительной сети и диаметром дождевальной насадки. Так при наименьшем диаметре насадки (16 мм) и напоре 4,0-5,0 атм. площадь захвата поливаемого участка составляет всего 1256 м2, а средний радиус 20 м. Наибольший радиус полива 43,1 м и максимальная средняя площадь 5833 м2 наблюдаются при напоре на оросительной сети 6,0-7,0 атм. и диаметре насадки 30 мм.
Напор на оросительной сети, атм. Диаметр насадки, мм Радиус полива, м Средняя площадь захвата, м2 Напор на оросительной сети, атм. Диаметр насадки, мм Радиус полива, м Средняя площадь захвата, м2 Напор на оросительной сети, атм. Диаметр насадки, мм Радиус полива, м Средняя площадь захвата, м2
6,0—7,0 30 43,1 5833 5,0—6,0 30 39,5 4899 4,0—5,0 30 35,2 3891
28 41,3 5356 28 37,3 4369 28 33,5 3524
26 38,5 4654 26 35,4 3935 26 31,4 3096
24 36,4 4160 24 32,7 3358 24 29,3 2696
22 35,3 3913 22 30,3 2883 22 27,0 2289
20 31,1 3037 20 27,8 2427 20 24,6 1900
18 28,2 2497 18 25,1 1978 18 22,1 1534
16 25,1 1978 16 22,5 1590 16 20,0 1256
Примечание: напор 4-7 атм.; ветер отсутствует; диаметр дождевальных насадок от 16 до 30 мм.
Таблица 2. Зависимость дальности полета струи и средней площади захвата поливаемого участка от скорости ветра при работе 140 по кругу
Средняя скорость ветра, м/с Дальность полета струи, м Средний радиус полета, м Средняя площадь захвата, м2
против ветра по ветру перпендикулярно ветру
справа слева
0—1 36,4 36,4 36,4 36,4 36,4 4160
1,4 34,9 38,1 37,8 33,2 36,0 4069
3,3 26,0 45,0 25,3 29,7 31,5 3116
5.5 24,4 47 24,5 24,1 30,0 2826
Примечание: напор 4—5 атм; ветер 0—5,5 м/с; диаметр дождевальной насадки 24 мм.
Из табл. 2 видно, что средний радиус полива для дождевального аппарата SR—140 уменьшается от 36,4 м при средней скорости ветра 0—1,0 м/с до 30 м при 5,5 м/с, а площадь захвата соответственно от 4160 м2 до 2826 м2.
ростъ ветра,
а)
б)
Рис. 1. а) изменение среднего радиуса полива от скорости ветра; б) изменение площади захвата от скорости ветра (диаметр насадки 24 мм; напор 4—5 атм.; полив по кругу)
Обработка опытных данных методом регрессионного анализа [1, с. 202], позволила получить уравнения для определения зависимости радиуса полива и средней площади захвата от скорости ветра. Так, при дождевании природной водой уравнения имеют вид:
11в=Ъ12-е-от\ (9)
Р = 4342,2 .е-°>08и\ (10)
где Rв — средний радиус полива, м; Р — средняя площадь захвата при поливе, м2; и — средняя скорость ветра, м/с; е — основание натурального логарифма; коэффициенты регрессии, равные соответственно 37,2; —0,041; 4342,2; —0,081.
Полученные уравнения характеризуется высоким корреляционным отношением 0,96, индексом детерминации 0,92—0,93. При следующих условиях: напор на оросительной сети 4,0—5,0 атм.; диаметр дождевальной насадки 24 мм; аппарат работает по кругу; скорость ветра 0—5,5 м/с.
Наиболее полное представление о равномерности распределения дождя по площади дают коэффициенты равномерности полива (Кэф.п). Коэффициенты определяли по данным экспериментальных исследований среднего слоя осадков и построения гистограмм распределения этого слоя. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что равномерность полива определяется ветровым режимом района орошения. Так, при средней скорости 0—1,4 м/с коэффициент эффективного полива колеблется в пределах 0,80—0,75. С увеличением скорости ветра до 3,3 м/с неравномерность распределения дождя возрастает, о чем свидетельствуют меньшие значения Кэф.п, составляющие 0,70.
Средняя скорость ветра, м/с К-нед.п К-изб.п
0-1 0,17 0,03 0,80
1,4 0,10 0,15 0,75
3,3 0,10 0,20 0,70
5,5 0,27 0,18 0,55
Примечание: напор 4-5 атм.; ветер 0-5,5 м/с; диаметр дождевальной насадки 24 мм.
Наиболее неблагоприятные условия отмечены при средних значениях скорости ветра более 5,5 м/с, когда качество дождевания стало соответствовать весьма низким значениям коэффициентов эффективного полива 0,55, что не отвечает агротехническим требованиям.
М Скорость ветра, м/с
Рис. 2. Изменение коэффициента эффективного полива в зависимости от скорости ветра при дождевании SR-140 (диаметр насадки 24 мм, давление 4-5 атм., полив по кругу)
В результате математической обработки опытных и обобщения литературных данных [6, 13, 14]
получена зависимость определения Кэф п:
=0,83-а°-0б9и, (11)
где Кэф.п - коэффициент эффективного полива при дождевании аппаратом SR-140; и - средняя скорость ветра, м/с; е - основание натурального логарифма; - 0,069; 0,83 -коэффициенты регрессии.
Уравнение 11 характеризуется следующими статистическими показателями: высокий коэффициент корреляции 0,96; индекс детерминации 0,93; критерий существенности на 5 %-ном уровне значимости 6,4 при теоретическом 3,18. Таким образом, 93 % всех изменений Кэф.п обусловлены изменениями и и лишь 7 % влиянием случайных факторов.
Известно, что на большей части Республики Беларусь в течение оросительного периода скорости ветра превышают значения, необходимые для обеспечения относительно равномерного распределения поливной воды в процессе дождевания [9, 10, 11]. Причем в разрезе суток колебания скорости ветра еще более существенны. Поэтому для того, чтобы снизить отрицательное влияние ветра на качество полива, необходимо проводить поливы в часы суток со скоростью ветра, не превышающей допустимую (для дальнеструйного аппарата SR-140 3,3 м/с). Исходя из суточного характера ветрового режима и его влияния на качество дождевания, наиболее благоприятным временем полива являются утренние и вечерние часы суток (6-12 и 19-24).
Заключение
В результате исследований было установлено, что при поливе по кругу дальнеструйным аппаратом SR-140 наилучшая равномерность распределения слоя осадков наблюдается при скорости ветра 0-1 м/с: коэффициент эффективного полива составляет 0,8; контур увлажнения представляет круг с радиусом 36,4 м; средняя площадь поливаемого участка 4160 м2.
Полив аппаратом SR-140 будет эффективен и целесообразен при скорости ветра, не превышающей 3,3 м/с. Коэффициент эффективного полива при этой скорости соответствует агротехническим требованиям и равен 0,7.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бишоф, Э. А. Методические указания по статической обработке экспериментальных данных в мелиорации и почвоведении / Э. А. Бишоф, Г. С. Калмыков; под ред. Г. В. Нарбекова. - Л., 1977. - 270 с.
2. Голченко, М. Г. Оросительные мелиорации: учеб. пособ. для вузов / М. Г. Голченко. - Минск: Выш. шк., 1989. - 215 с.
3. Голченко, М. Г. Интенсификация орошаемого овощеводства / М. Г. Голченко, О. А. Шавлинский, В. Г. Казеко. -Минск: Ураджай, 1987. - 183 с.
4. Голченко, М. Г. Оросительные мелиорации: метод. указ. / М. Г. Голченко, В. И. Вихров, В. И. Желязко. - Горки, 2008. - 36 с.
5. Дементьев, В. Г. Орошение: учеб. пособ. для вузов / В. Г. Дементьев. - М.: Колос, 1979. - 303 с.
6. Желязко, В. И. Дождевание многолетних трав стоками свиноводческих комплексов: дис....канд. техн. наук: 06.01.02 / В. И. Желязко. - Горки, 1987. - 138 с.
7. Ильин, С. П. Основы природообустройства и защиты окружающей среды: учеб.-метод. пособ. / С. П. Ильин, Ю. И. Сухарев. - М.: Московский государственный университет природообустройства, 2008. - 58 с.
8. Ильин, С. П. Методические указания по расчету мелиоративных и энергетических показателей разбрызгивающих устройств: метод. указ. / С. П. Ильин, И. С. Сильченков. - М., 2006. - 24 с.
9. Климат Беларуси / под ред. В.Ф. Логинова. - Минск: Институт геологических наук АН Беларуси, 1996. - 234 с.
10. Лихацевич, А. П. Сельскохозяйственные мелиорации: учебник / А. П. Лихацевич, М. Г. Голченко, Г. И. Михайлов; под ред. А. П. Лихацевича. - Минск: ИВЦ Минфина, 2010. - 464 с.
11. Машины и установки дождевальные: программа и методы испытаний: ОСТ 70. 11.1 - 72. - М., 1971. - 89 с.
12. Определение качества дождя при работе дождевальных аппаратов, установок и машин: рекомендации. - Ставрополь, 1973. - 22 с.
13. Оросительные системы: ТКП 45-3.04-178-2009(02250). - Введ. 29.12.2009 г. № 441. - Минск: Минстройархитектура, 2010. - 70 с.
14. Снипич, Ю. Ф. Совершенствование технических средств орошения дождеванием / Ю. Ф. Снипич. - Новочеркаск: ООО «Геликон», 2007. - 110 с.
УДК 631.416
М. Г. МУСТАФАЕВ
МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРОШАЕМЫХ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ МУГАНО САЛЬЯНСКОГО МАССИВА КУРА-АРАКСИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
(Поступила в редакцию 28.12.2013)
В статье приведены сведения о засоленных почвах оро- The article presents data about saline soils of irrigated
шаемых земель Мугано-Сальянского массива и о причинах lands of Mugano-Salyansk massif and about the causes of salini-
ее возникновения. Во время исследования также были изу- ty. We have also examined changes in water-physical properties
чены изменения водно-физических свойств, дренажные of lands, drainage lands, groundwater table, mineralization
земли, уровень грунтовых вод, минерализованность, засо- level and salinity of soils on this territory. Results of research
ленность почв этой территории. Результаты исследова- show that there is increased level of groundwater and its miner-
ний показывают, что на данной территории в местах не- alization and the quantity of salts in the soil on this territory, in
удовлетворительного состояния коллекторно-дренажной и places with unsatisfactory condition of collector-drainage and
оросительных сетей выявлены повышенный уровень грун- irrigation networks. On the basis of conducted research, we
товых вод, их минерализация и количество солей в почве. have suggested agro-meliorative measures for the improvement
На основании проведенных исследований были предложены of meliorative condition of lands of Mugano-Salyansk massif. агромелиоративные мероприятия по улучшению мелиоративного состояния земель Мугано-Сальянского массива.
Введение
Засоленные почвы в Азербайджане распространены в основном на Кура-Араксинской низменности, занимающей важное место в экономике республики. В ее пределах размещены основные районы хлопководства и других сельскохозяйственных культур. В связи с засоленностью почв грунтовой толщи развитие орошаемого хозяйства на Кура-Араксинской низменности с самого начала столкнулось с необходимостью проведения больших мелиоративных работ. Весьма существенный интерес для мелиорации засоленных земель Кура-Араксинской низменности представляют вопросы о происхождении огромных масс солей, содержащихся в почвах, грунтах, грунтовых водах.
Анализ источников
Как известно, в орошаемом земледелии причиной засоления почв, особенно в условиях плохой дренированности, является не столько орошение как таковое, а наличие солей в почвогрунтах. Орошение главным образом перераспределяет запасы солей, имеющиеся в почвах. Наблюдения за солевым режимом орошаемых земель на дренированных участках показали, что при наличии уплотненного водонепроницаемого горизонта Bis на глубине 25-40 см сильное засоление почвы связано здесь излишними нормами оросительных вод которые способствовали к перемещению солей из нижних слоев и усиленному засолению верхних горизонтов почвы. Запасы легкорастворимых солей являются одним из главнейших критериев для сельскохозяйственной оценки почв засушливых районов [4]. Результаты солевых съемок и наблюдения за уровнем грунтовых вод в большинстве случаев показали, что достигнуто устойчивое опреснение почвогрунтов и систематическое снижение уровня грунтовых вод [2]. В настоящее время приходится изучать не только непосредственное влияние мелиорации на почву, но и влияние мелиорации на весь экогеографический ландшафт и возникающее вследствие этого влияние на процессы, протеекающие в засоленных почвах. В связи с этим нами были изучены изменение засоление почв и минерализации грунтовых вод Мугано-Сальянского массива и представлены комплексные мероприятии для улучшения мелиоративного состояния этих земель.
