Кафедра земледелия и агрохимии

Российская Федерация

Министерство сельского хозяйства

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»

 

 

Кафедра земледелия и агрохимии

Проектирование режима орошения

Сельскохозяйственных культур осветленными

Сточными водами животноводческих комплексов

 

 

Методические указания

по подготовке и оформлению курсового проекта

По мелиорации специальности 110102 «Агроэкология»

 

 

Белгород 2008

 

УДК 63:551.567

 

Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур осветленными сточными водами животноводческих комплексов. Методические указания по подготовке и оформлению курсового проекта по мелиорации специальности 110102 «Агроэкология»./Сост. Н.С.Добудько, А.И.Титовская, Е.Г. Кот­лярова, Ф.Х. Джалалзаде, Линков С.А. - Белгород: Изд.- во БелГСХА, 2008. - 47 с.

 

 

Рецензент: доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры

растениеводства Белгородской ГСХА Хмельницкий А.А.

 

Методические указания разработаны с целью оказания помощи студентам дневной формы обучения агрономического факультета и факультета заочного и дополнительного профессионального образования специальности 110102 «Агроэкология» при выполнении курсового проекта, являющегося важной формой закрепления, углубления и обобщения теоретического материала по курсу “Мелиорация”.

 

Одобрены и рекомендованы к изданию решением учебно-методического совета агрономического факультета Белгородской ГСХА.

 

© Белгородская государственная сельскохозяйственная академия, 2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Гарантированное производство сельскохозяйственной продукции в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения, куда относится и Центрально-Черноземная зона, тесно связано с проведением оросительной мелиорации.

В мире орошаемые земли, занимая 17% пашни, дают половину сельскохозяйственной продукции.

В России, по состоянию на 01.01.2008 года, орошаемые земли составляли 4,55 млн. га, против 6,16 млн. га в 1990 году.

Россельхозакадемия и Департамент мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения МСХ РФ с целью повышения эффективности орошения рекомендуют развитие оросительной мелиорации осуществлять в три этапа:

- сохранение и обеспечение эффективного использования реально эксплуатируемых орошаемых земель (ориентировочно до 2005 года);

- восстановление и реконструкция оросительных систем и площадей до уровня 1990 года (ориентировочно до 2010 года);

- дальнейшее расширение площади орошаемого земледелия, исходя из финансово-хозяйственного потенциала страны (ориентировочно до 2020 года и далее).

Перевод животноводства на промышленную основу привел к образованию значительных объемов животноводческих стоков. По содержанию органического вещества и биогенных элементов они являются ценным жидким органическим удобрением. Однако по наличию ряда ингредиентов, животноводческие стоки представляют собой потенциальный источник загрязнения водных объектов и почвы. Поэтому их утилизация представляет сложную научную и народнохозяйственную проблему. Один из наиболее эффективных способов использования животноводческих стоков - орошение сельскохозяйственных культур. Оно позволяет предотвратить загрязнение поверхностных и подземных вод, уменьшить расход пресной воды на полив, снизить применение минеральных удобрений.

При орошении сточными водами животноводческих комплексов очень важна разработка режима орошения сельскохозяйственных культур, позволяющего наиболее полно использовать агромелиоративный потенциал животноводческих стоков в конкретных почвенно-климатических условиях.

Курсовое проектирование, наряду с другими видами учебной работы, является важной формой закрепления, углубления и обобщения теоретического материала, изучаемого студентами курса ”Мелиорация”.

Составление курсового проекта дает возможность студентам самостоятельно, творчески решать как агрономические, так и необходимые для агронома технические вопросы по орошению в увязке с системой агрономических мероприятий, проводимых на орошаемых землях.

Курсовое проектирование – это творческий, увлекательный процесс, не терпящий шаблона. Чтобы найти наиболее рациональное решение поставленной задачи, приходится анализировать уже имеющиеся решения аналогичных задач, искать новые решения и сопоставлять их.

В содержании курсового проекта предусматривается разработка таких вопросов, которые наиболее полно охватывают изучаемый курс и которые будут полезны будущему специалисту в его практической деятельности.

При выполнении курсового проекта необходимо строго придерживаться установленных в методических указаниях форм, расчетных таблиц, формул и условных обозначений.

 

1. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО МЕЛИОРАЦИИ НА ТЕМУ:

“Проектирование режима орошения сельскохозяйственных культур осветленными сточными водами животноводческих комплексов ”

 

Задачи курсового проекта

Курсовой проект выполняют студенты агрономических специальностей. Разработка проекта ведется на основании задания на проектирование, планового материала, вспомогательных таблиц и данных, приведенных в приложениях. Используя эти материалы, следует запроектировать режим орошения сельскохозяйственных культур сточными водами животноводческих комплексов.

В курсовом проекте необходимо:

1. Обосновать целевое назначение проектируемого орошаемого севооборота.

2. Дать характеристику природных условий района проектирования:

-климатические условия;

-почвы и их основные характеристики: плотность сложения, наименьшая влагоемкость, уровень залегания грунтовых вод и др.;

-источник орошения и его характеристика.

3. Разработать плановый режим орошения сельскохозяйственных культур сточными водами животноводческих комплексов.

4. Определить экономическую эффективность орошения сельскохозяйственных культур:

- капитальные затраты на проектирование и строительство орошаемого участка;

- величину чистой дополнительной прибыли;

- рассчитать срок окупаемости капитальных затрат, коэффициент фактической эффективности орошения и уровень рентабельности.

 

 

Оформление, состав и защита проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки на 20-25 страницах, формата А - 4, сброшюрованных в папку, и чертежей. В пояснительной записке излагаются все разделы проекта с обоснованием принятых в проекте решений. Обоснования могут быть приняты в результате расчетов отдельных задач, ссылок на строительные нормы и правила (СНиП), справочник, литературу.

К проекту прилагаются чертежи: неукомплектованный и укомплектованный графики поливов, выполненные на миллиметровой бумаге и раскрашенные цветными карандашами.

Защита проекта студентом проводится в срок, установленный учебным планом.

 

Курсовой проект по орошению сельскохозяйственных культур необходимо выполнять по материалам, собранным студентом по месту строительства или существующего орошаемого участка.

Учитывая, что в последнее время многие оросительные системы вышли из строя, а в некоторых хозяйствах Белгородской области орошаемых участков вообще не было, то часть студентов не может собрать нужный материал, и поэтому в методических указаниях предусматриваются исходные данные для выполнения курсового проекта в 10 вариантах (приложения).

При составлении курсового проекта рекомендуется использовать следующую литературу:

1. Агроклиматические ресурсы Белгородской области. - Л.:Гидрометеоиздат, 1972. - 91 с.

2. Агроклиматический справочник по Белгородской области. – Л.: Гидрометеоиздат, 1959.-113 с.

3. Безменов А.И. Курсовое и дипломное проектирование / А.И. Безменов – М.: Колос, 1982.-351 с.

4. Волковский П.А. Практикум по сельскохозяйственным мелиорациям / П.А. Волковский, А.А.Розова. – М.: Колос,1980. - 240 с.

5. Воронин Н.Г. Орошаемое земледелие./ Н.Г. Воронин. -М.:Агропромиздат,1989.-336 с.

6. Ершов Н.С. Сельскохозяйственная мелиорация и водоснабжение / Н.С. Ершов, В.С.Мисенев, Н.И.Ильин. – М.: Колос, 1983. - 351 с.

7. Колпаков В.В. Сельскохозяйственные мелиорации / В.В. Колпаков, М.П. Сухарев. – М.: Агропромиздат, 1988.-320 с.

8. Маслов Б.С. Мелиорация и охрана природы / Б.С. Маслов, И.В. Минаев. – М.: Агропромиздат, 1985. – 271 с.

9. Овцов Л.П. Сельскохозяйственное использование сточных вод. Справочник / Л.П.Овцов, В.В. Игнатова, Э.Е. Элик и др.-М.:Росагропромиздат,1989.-223 с.

10. СниПП – 52-74.Сооружения мелиоративных систем.

11. Штепа Б.Г. Справочник по механизации орошения / Б.Г. Штепа. – М.: Колос, 1979. - 303 с.

 

 

Пояснительная записка

Общая часть

 

Понятие о мелиорации, типы и виды сельскохозяйственных мелиораций. Состояние и перспективы развития мелиорации в стране, ЧЦЗ РФ, Белгородской области. Особенности орошения сельскохозяйственных культур в ЧЦЗ РФ.

Методы очистки сточных вод

 

В зависимости от группы сточных вод применяют различные методы очистки.

Механическая очистка – удаление из стоков загрязнений, находящихся в нерастворенном и частично коллоидном состоянии, с помощью специальных сооружений: решеток, песколовок, отстойников, фильтров и др.

Химическая очистка – превращение с помощью химических реагентов загрязнений сточных вод в нерастворимые, газообразные (улетучивающиеся) и безвредные вещества.

Биологическая очистка основана на деятельности аэробных и анаэробных бактерий, минерализующих органические загрязнения, находящиеся в сточных водах в растворенном и коллоидном состоянии. Интенсивность нитрификации характеризует правильность функционирования почвы как биосферы и как системы по очистке стоков от органических веществ.

Стоки обеззараживают как перед сбросом в водоемы, так и перед подачей на оросительные системы сточных вод (ОССВ). При подпочвенном орошении дезинфекция не проводится.

 

Животноводческих комплексов

 

Оросительные нормы осветленных стоков животноводческих комплексов рассчитывают исходя из следующих показателей:

В - вынос питательных элементов из почвы с урожаем основной и побочной продукции, кг/т (приложение 7);

S - содержание питательных элементов в сточной воде, % (приложение 8);

n - коэффициент использования питательных элементов из сточной воды (для азота и фосфора – 0,6-0,7, для калия – 0,6), кроме того, необходимо учитывать дополнительно коэффициент потерь азота (β), равный 0,8.

Общая формула, по которой рассчитывают годовую оросительную норму стоков, следующая:

В В

М_о.с. = ----------, м³/га, для азота М_о.с. = ----------, м³/га

10·S·n 10·S·n·β

Оросительную норму рассчитывают отдельно по азоту, фосфору и калию. Из трех величин оросительных норм за фактическую принимают минимальную. Недостающее количество элементов питания вносят в почву в виде минеральных удобрений. Кроме того, если принятая оросительная норма, рассчитанная по элементам питания, меньше нормы, рассчитанной по водопотреблению, то разницу восполняют чистой водой.

Пример: Рассчитать оросительные нормы стоков при орошении ячменя. Урожайность – 4 т/га; вынос элементов питания с урожаем, кг/т: азота – 29,0, фосфора – 12,0, калия – 22,0; содержание питательных элементов в сточной воде: азота – 0,03%, фосфора – 0,007, калия – 0,02%.

 

В 4· 29 116

М_о.с.а. = ---------- = -------------------- = ----------- = 690 м³/га

10·S·n·β 10·0,03·0,7·0,8 0,168

 

В 4 ·12 48

М_о.с.ф. = ---------- = -------------------- = ----------- = 1143 м³/га

10·S·n 10·0,007·0,6 0,042

 

В 4 · 22 88

М_о.с.к. = ---------- = -------------------- = ----------- = 733 м³/га

10·S·n 10·0,02·0,6 0,12

 

Таким образом, минимальная оросительная норма стоков составляет 690 м³/га, ее и принимают за фактическую.

Недостающее количество элементов питания вносят в виде минеральных удобрений.

Количество фосфора, которое необходимо внести, составит:

Р₂О₅ = (М_о.с.ф. – М_о.с.а.)·10·S·n = (1183 – 950)·10·0,007·0,6 = 453·0,042 = 19.0 кг д.в. на 1 га.

Необходимо внести простого суперфосфата:

Н = ------- = 0,97 ц/га ≈ 1 ц/га

19,5

 

Количество калия, которое необходимо внести в почву:

К₂О = (М_о.с.к. – М_о.с.а.) · 10·S·n = (733 – 690) ·10 · 0,02 · 0,6 = 43·0,12 = 5,2 кг д.в. на 1 га.

В хозяйстве имеется 40%-ная калийная соль. Тогда в физическом весе необходимо внести 40%-ной калийной соли:

 

5,2

Н = ----------- = 0,13 ц/га

 

Учитывая, что оросительная норма для ячменя, рассчитанная по водопотреблению (табл.1), составляет 1450 м³/га, а оросительная норма, рассчитанная по азоту, составляет 690 м³/га, то необходимо дополнительно подать чистой воды 760 м³/га.

Исходные данные для расчета оросительных норм осветленными стоками животноводческих комплексов заносим в табл. 3.

 

Таблица 3 – Расчет оросительных норм стоками животноводческих комплексов

Культура	Урожай-ность, т/га	Вынос элементов питания с урожаем	Содержание элементов питания в сточной воде, %	Коэффициент использования элементов питания из сточной воды	Оросительная норма стоков, м^3/га
кг/т	всего, кг	рас- чет-ная	при-нятая
Ячмень с подсевом люцерны		N-29 P2O5-12 K2O-22		0,03 0,007 0,02	0,7 0,6 0,6		- -

 

Исходные данные для составления схемы поливов заносим в табл. 4.

 

Животноводческих комплексов

Для расчета поливных норм сточными водами животноводческих комплексов необходимо знать число поливов, рассчитанное по водопотреблению. В нашем случае оно составляет 3-4. Принимаем 3 полива, тогда поливная норма составит 483 м³/га (табл.4).

 

Таблица 4 – Исходные данные для составления схемы поливов

 

Культура	Оросительная норма (м^3/га) рассчитанная по:	Необходимо дополнительно подать чистой воды, м^3/га	Поливная норма, м^3/га
водопотреблению	элементам питания	общая	стоков
Ячмень

Сроки и продолжительность поливов, поливной расход, графики поливов выполняют в соответствии с методическими указаниями, подразделы: 2.3.6, 2.3.7, 2.3.8, 2.3.9.

 

Расчет поливного расхода

 

Под поливным расходом понимают то количество воды, которое подается в л/с на площадь одного поля севооборота.

Поливной расход (Q л/с) рассчитываем по формуле:

 

m·F·β

Q= ------------, л/с, где:

3,6·T·t·K

 

m – поливная норма для каждого полива, м³/га;

F – площадь нетто одного поля севооборота, рассчитываем следующим образом: сначала находим площадь брутто путем деления площади брутто орошаемого участка на 6 полей. Полученную величину умножаем на коэффициент земельного использования орошаемой площади, который принимаем равным 0,95;

β – коэффициент, учитывающий потери воды при дождевании, для ЦЧЗ он составляет 1,1;

Т – продолжительность полива в сутках, принимаем равной 5 суткам;

t – число часов полива в течение суток, принимаем равное 14 часам;

К – коэффициент использования рабочего времени смены (приложение 9).

Поливной расход рассчитывают для каждого полива всех культур севооборота. Исходные данные заносят в таблицу к построению графиков поливов (таблица 3).

Пример заполнения таблицы 5.

1. Культура и фазы ее развития – ячмень, фазы: выход в трубку, колошение, молочная спелость.

2. Площадь нетто. Согласно заданию (шифр 00) площадь брутто орошаемого участка 126 га, умножив эту величину на коэффициент земельного использования, равный 0,95, получим площадь нетто всего участка, F = 126∙0,95 = 119,7 га. Учитывая, что на орошаемом участке разбито 6 полей севооборота, площадь нетто каждого поля составит: 119,7: 6 = 19,95 га ≈ 20 га. Записываем 20 га во 2-ю графу.

3. Оросительная норма. Оросительную норму берем из таблицы 1 – 1450 м³/га.

4. Номера поливов. Число поливов – 3 (см. подраздел 2.3.6.).Первый полив – выход в трубку и т.д.

5. Поливная норма (см. подраздел 2.3.6).

6. Начало (6 графа), конец (7 графа), длительность полива (8 графа) (см. подраздел 3.4).

7. Поливной расход Q, л/с, рассчитываем для каждого полива по формуле, приведенной в подразделе 2.3.7:

m· F· β

Q = -------------, л/с.

3,6 · Т· t · K

Приведем пример расчета для 1-го полива: М = 500 м³/га, F= 20 га, β = 1,1 (см. подраздел 2.3.7), Т = 5 суткам, t – для дождевальной машины ДДН –70 (шифр 00) принимаем равное 14 часам; К- для ДДН-70 составляет 0,75 (приложение 10), тогда:

 

500∙20∙1.1 11000

Q= ------------------- = ------------- = 58,2 л/с ≈ 58 л/с.

3,6∙5·14 ∙0,75 189

 

При поливной норме 450 м³/га Q составит 52 л/с. Данные, приведенные в таблице 3, графы 6,7,8,9 – для неукомплектованной схемы полива. Аналогично расчетам по ячменю рассчитываем все показатели по другим культурам севооборота.

 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕНЫХ КУЛЬТУР

При изложении этого материала в курсовом проекте необходимо осветить два вопроса.

 

Требования, предъявляемые к экономике производства

Мелиоративных работ

Проведение сельскохозяйственных мелиораций требует больших затрат труда и средств. Их экономическая эффективность зависит от технической и экономической обоснованности проектов и планов мелиорации земель, а также от результатов сельскохозяйственного производства на мелиорированных землях.

Все работы по строительству мелиоративных систем должны выполняться в нормативные сроки, с высоким качеством и наименьшими затратами труда и средств. На стадии проектных работ должны быть использованы все возможные снижения стоимости строительства: разработаны более экономичные конструкции и сооружения, использованы местные строительные материалы, запланирована рациональная организация производства строительных работ, выбрана рациональная схема перевозки и т.д.

Важное значение имеет индустриализация строительства: комплексная механизация работ, применение высокопроизводительной техники, внедрение эффективных технологий и т.д.

Мелиоративные работы должны выполняться в едином комплексе с культуртехническими и агромелиоративными мероприятиями, жилыми, производственными объектами, дорогами. Это способствует скорейшему освоению мелиорируемых земель, сокращению сроков окупаемости капитальных вложений.

Мелиоративные работы не должны оказывать отрицательного воздействия на окружающую среду.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

Российская Федерация

Министерство сельского хозяйства

Департамент научно-технологической политики и образования

ФГОУ ВПО

«Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»

Российская Федерация

Министерство сельского хозяйства

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»

 

 

Кафедра земледелия и агрохимии