Ведомость расчета поливных норм

Расчет оросительных норм

Оросительная норма - это объем воды, который необходимо подать на гектар орошаемой площади за вегетационный период для восполнения дефицита влаги в расчетном слое почвы и обеспечения проектной урожайности в условиях расчетного года.

Оросительную норму определяют как разницу между суммарной потребностью культуры в воде и ее природной обеспеченностью и измеряют в м³/га или мм слоя дождя. Обычно она соответствует дефициту водопотребления культуры за вегетационный период.

Дефицит водопотребления за вегетацию, а следовательно и оросительную норму, можно рассчитать по уравнению водного баланса:

Д = M = E - (Р + ΔW + W_гр), (2)

где

Д - дефицит водопотребления, м³/га;

M - оросительная норма, м³/га.

Для расчета оросительной нормы необходимо определить суммарное водопотребление, поступление влаги с осадками за вегетацию, изменение исходных влагозапасов в расчетном слое почвы и поступление влаги в расчетный слой почвы из грунтовых вод.

Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур предлагается определять по методу А.М. и С.М. Алпатьевых, основанному на эмпирической зависимости водопотребления от дефицита влажности воздуха:

Е = φ₁ · 0,85 · К · ∑d, (3)

где

φ₁ - модульный коэффициент для перехода к году расчетной обеспеченности (прил. 6);

0,85 - микроклиматическая поправка;

К - биоклиматический коэффициент, м³/га на 1 мбар (прил. 4);

∑d - сумма дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мбар (прил. 5).

Расчет суммарного водопотребления необходимо проводить по декадам вегетационного периода. При этом декадный биоклиматический коэффициент выбирается по сумме среднесуточных температур нарастающим итогом, которая определяется с поправкой на длину светового дня.

Поступление влаги с осадками за вегетацию определяется по формуле:

Р = 10 · φ₂ · m · А, (4)

где

φ₂ - модульный коэффициент для перехода к году нужной обеспеченности (прил. 6);

m - коэффициент использования осадков (прил. 7);

А - среднемноголетнее количество осадков за вегетационный период, м³/га, то есть количество осадков за вегетационный период для года 50%-й обеспеченности (прил. 5).

Изменение исходных влагозапасов в расчетном слое почвы, которое показывает количество воды, используемое растениями из расчетного слоя почвы за вегетацию, определяют по формуле:

ΔW = W_н - W_к = 100 · h · r · (w_н - w_к), (5)

где

W_н и W_к - запасы влаги на 1 га в расчетном слое почвы соответственно на начало и конец вегетации, м³;

h - величина расчетного слоя почвы, м (прил. 8);

r - плотность почвы, т/м³ (прил. 9);

w_н - влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации, % к абсолютно-сухой массе;

w_к - влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации, % к абсолютно-сухой массе.

При проектировании режимов орошения влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации w_н принимаются в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы, w_НВ следующим образом:

- для озимых культур, многолетних трав и садов:

w_н = w_НВ; (6)

- для ранних яровых культур (зерновые и технические, корнеплоды и клубнеплоды):

w_н = (0,90-0,95) · w_НВ; (7)

- для поздних яровых и овощных культур:

w_н = (0,85-0,9) · w_НВ; (8)

Влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации wк принимается равной критической влажности, которая зависит от устойчивости культур к дефициту влаги в почве и гранулометрического состава почвы. Она выражается в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы w_НВ и равна:

для песчаных и супесчаных почв:

w_к = (0,50-0,65) · w_НВ; (9)

для суглинистых почв:

w_к = (0,65-0,75) · w_НВ; (10)

для глинистых почв:

w_к = (0,75-0,80) · w_НВ; (11)

При этом, более низкие значения соответствуют засухоустойчивым культурам (зерновым колосовым, травам), а высокие - влаголюбивым (овощи).

Использование влаги из грунтовых вод W_гр в основном зависит от глубины их залегания, мощности корневой системы и ряда других факторов.

Для учета использования грунтовых вод применяется зависимость:

W_гр = К_гр · Е, (12)

где

W_гр - поступление влаги в расчетный слой почвы из грунтовых вод, м³/га;

E - суммарное водопотребление, м³/га;

К_гр - коэффициент использования грунтовых вод, в долях от суммарного водопотребления (прил. 10).

Расчет дефицита водного баланса по декадам и за вегетацию и определение оросительной нормы проводятся в следующей последовательности:

1. Определяются среднесуточные температуры воздуха по декадам с поправкой на длину светового дня. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду, которая принимается равной среднемесячной (прил. 5), умножается на поправочный коэффициент на длину светового дня (прил. 11).

2. Рассчитываются суммы среднесуточных температур по декадам. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду с поправкой на длину светового дня умножается на число дней в декаде (10 или 11).

3. Определяются суммы среднесуточных температур нарастающим итогом.

4. По суммам среднесуточных температур нарастающим итогом из приложения 4 выбираются соответствующие им декадные биоклиматические коэффициенты, а из приложения 5 определяются среднесуточные декадные дефициты влажности воздуха (принимаются равными среднемесячным).

5. Рассчитываются суммы среднесуточных дефицитов влажности воздуха по декадам.

6. По формуле 3 определяются декадные значения суммарного водопотребления.

7. Определяется исходный дефицит влаги в почве по формуле:

D_о = 100 ∙ h ∙r ∙ (w_НВ - w_н), (13)

где w_н в зависимости от сельскохозяйственной культуры определяется по одной из формул - 6, 7 или 8.

8. Рассчитываются декадные дефициты водного баланса. Для этого из значения суммарного водопотребления за декаду вычитается декадная сумма осадков, которая определяется по месячной сумме осадков (данные прил. 5), разделенной на 3.

9. Рассчитываются дефициты водного баланса нарастающим итогом. При этом для культур, у которых начальная влажность принимается равной влажности наименьшей влагоемкости, дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен декадному дефициту водного баланса. Для культур, у которых начальная влажность принимается по формулам 7 и 8, дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен сумме декадного дефицита водного баланса и исходного дефицита влаги в почве, определенного по формуле 13.

10. Рассчитывается оросительная норма.

Если грунтовые воды расположены глубоко и не участвуют в водном питании растений, то оросительная норма будет равна суммарному дефициту водного баланса, определенному на основании расчетов по пунктам 1-9.

При наличии подпитки со стороны грунтовых вод оросительная норма будет равна разности суммарного дефицита водного баланса и количества влаги, использованной сельскохозяйственной культурой из грунтовых вод, определенного по формуле 9.

Все результаты расчета дефицита водного баланса для каждой культуры севооборота сводятся в таблицу 1. Количество таких таблиц будет равно числу культур севооборота. Для каждой культуры таблица имеет двойную нумерацию: 1.1, 1.2 и т.д.

 

Расчет поливных норм

Оросительная норма подается отдельными порциями, или поливными нормами.

Поливная норма - это объем воды в м³, подаваемый на гектар орошаемой площади за один полив, который обеспечивает повышение влажности в расчетном слое почвы с нижнего предполивного порога влажности до наименьшей влагоемкости.

Поливная норма рассчитывается по формуле:

m = 100 ∙ h ∙ r ∙ (w_НВ - w_нпв), (14)

где

m - расчетная поливная норма, м³/га;

h - величина расчетного слоя почвы, м (прил. 8);

r - плотность расчетного слоя почвы, т/м³ (прил. 9);

w_НВ - влажность, соответствующая наименьшей влагоемкости почвы, % (прил. 9);

w_нпв - влажность, соответствующая нижнему предполивному порогу влажности почвы, % (принимается для культур в соответствии с критической по формулам 9, 10, 11).

Результаты расчета поливных норм для культур севооборота сводятся в таблицу 2.

Таблица 5.1

Определение сроков полива

При определении проектного режима орошения сроки поливов рассчитываются графоаналитическим способом по интегральной кривой дефицита водного баланса. Ее строят по декадным значениям дефицита водного баланса, соответствующим году заданной обеспеченности, в системе координатных осей. По оси ординат откладывают декадные дефициты водного баланса расчетного слоя почвы нарастающим итогом (табл. 1), а по оси абсцисс - календарное время. На начало периода вегетации откладывается исходный дефицит влаги расчетного слоя, определенный по формуле 13, а затем откладываются значения дефицитов влаги на конец каждой декады (рис.1).

Дефицит влаги в расчетном слое почвы покрывается поливной нормой, определенной по формуле 14.

Для определения сроков проведения поливов (их средних дат) необходимо на оси ординат отложить величины принятых поливных норм. Затем через вершины поливных норм провести горизонтальные линии до пересечения с интегральной кривой. Спроектировав эти точки на календарную ось, определяют средние даты

поливов.

Интегральные кривые дефицита водного баланса строятся по каждой культуре, входящей в севооборот. Определенные по ним средние даты поливов, а также поливные и оросительные нормы заносятся в таблицу 3.

Таблица 5.2

Таблица 5.3

Ведомость неукомплектованного графика поливных расходов

Культура	Площадь, занятая культурой, га	Номер полива	Поливная норма, м^3/га	Сроки полива	Продолжительность полива, сут.	Поливной расход, л/с*
начало	конец

* для капельного орошения - м³/ч.

Начало и конец полива определяется на основании средней даты полива и его продолжительности. При этом средняя дата полива делит его продолжительность на равные части.

По данным таблицы 4 строят неукомплектованный график поливных расходов. Для этого на оси абсцисс откладывают календарное время оросительного периода с указанием месяцев, декад и дней, а на оси ординат - гидромодули (поливные расходы) всех поливов культур, входящих в севооборот. Поливы каждой культуры изображают на графике в виде прямоугольника, ширина которого равна продолжительности полива (сут.), а высота (ордината гидромодуля) - поливному расходу. На каждом прямоугольнике пишут порядковый номер полива и чертят условный знак (штриховка, раскраска) конкретной культуры. При этом, если несколько культур поливаются одновременно, то гидромодули (поливные расходы) этих поливов графически складываются, то есть прямоугольники вычерчиваются друг над другом (рис.2).

Неукомплектованный график поливных расходов, построенный по данным о потребности в воде отдельных культур севооборота, получается со значительными колебаниями ординат гидромодуля и с перерывами в подаче воды.

Для проектировании оросительной сети и выравнивания режима подачи воды на орошаемый участок при ее эксплуатации неукомплектованный график поливных расходов укомплектовывают.

В связи с постоянством расхода воды, выдаваемого дождевальными устройствами график поливных расходов укомплектовывается за счет переносов сроков полива сельскохозяйственных культур.

При переносе сроков полива соблюдаются следующие правила:

- допускается передвигать сроки полива в любую сторону для кормовых культур до 7 суток, для остальных - до 5 суток;

- допускается изменять межполивной период (время между средними днями соседних поливов) не более чем на 3-4 дня.

На небольшом орошаемом участке при расходе Q меньше 250 л/с при укомплектовании графика поливных расходов одновременно допускается поливать одно поле севооборота, следовательно, на графике ординаты поливных расходов должны располагаться в один ряд, при расходе Q больше 250 л/с - два поля и, соответственно, ординаты поливных расходов можно располагать в два ряда.

После построения и укомплектования графика поливных расходов заполняется ведомость укомплектованного графика поливных расходов (табл. 5).

Таблица 5.4

Основой расчетов является интенсивность и слой дождя. При этом для дождевальных устройств первой, второй и третьей групп используют среднюю интенсивность дождя, четвертой - слой дождя, выливаемый за один проход.

Среднюю интенсивность дождя для дождевальных устройств первой, второй и третьей групп ρ_ср. определяют по формуле:

 

ρ_ср. = 60 ∙ Q/A_sp, (19)

где

Q - расход воды аппаратом, машиной, л/с (прил.);

A_sp - площадь одновременного захвата дождем, м².

Для первой группы A_sp = a ∙ b (a -ширина крыла машины, b - расстояние между гидрантами).

Для второй группы A_sp = π ∙ R ∙ n / m (R - радиус действия насадки, м; n - частота вращения насадки, мин.; m - коэффициент, учитывающий перекрытие дождем со смежных позиций: при поливе по квадратам m = 1,57, по треугольнику - m = 1,2).

Для третьей группы A_sp = l(b+S) (l и b соответственно длина и ширина полосы увлажнения при стационарном положении агрегата с учетом перекрытия со смежных позиций, м; S - путь агрегата за 1 мин., м).

Для определения возможности образования поверхностного стока и развития ирригационной эрозии средняя интенсивность дождя сравнивается со скоростью впитывания воды в почву К (прил. 16). Средняя интенсивность дождя должна быть меньше скорости впитывания воды в почву ρ_ср. < К.

Продолжительность полива - время подачи на увлажняемую площадь заданной поливной нормы, определяется по следующим формулам:

Для первой группы

t_поз = m/10 ∙ ρ_ср. = m_о/ ρ_ср., (20)

(m - поливная норма, м³/га, m_о - поливная норма, мм, ρ_ср. - средняя интенсивность дождя).

Для второй группы

t_поз = m_о/ ρ_ср. ∙ n ^-1, (21)

(n - частота вращения насадки, с).

Для дождевальных машин типа "Фрегат" (третья группа) поливная норма должна быть вылита за один оборот. Поэтому в зависимости от поливной нормы определяют время одного оборота.

t_поз = w_поз ∙ m / 10 ∙ 60 ∙Q ∙ K, (22)

(w_поз - площадь, поливаемая за оборот, м²; m - поливная норма, м³/га, Q - расход машины, л/с, К - коэффициент полезного использования времени за период полива).

Для четвертой группы сначала устанавливают число проходов агрегата вдоль оросителя или его участка (бьефа): n_прох = m_о / h_p, (m_о - поливная норма, мм, h_p - слой дождя, выливаемый за один проход, мм).

Полученное значение округляют до целого нечетного числа и пересчитывают поливную норму m_о" = n_прох ∙ h_p. Число проходов должно быть нечетным, чтобы исключить холостой проход к очередному бьефу.

Время работы агрегата на одном бьефе t_бьефа = (n_прох" ∙ t_прох) / К_бьефа (n_прох" - число проходов, t_прох - время одного прохода, К_бьефа - коэффициент полезного использования времени на поливе за время работы на бьефе. t_прох = l_бьефа / v, где l _бьефа - длина бьефа, v - скорость движения агрегата вдоль бьефа во время полива).

Производительность дождевальных устройств (часовая, сменная, суточная), га, вычисляется по формуле:

A = 3.6 ∙Q ∙ t ∙ K / m∙b, (23)

где

Q - расход дождевального устройства, л/с;

t - продолжительность работы за час, смену или сутки, ч;

K - коэффициент полезного использования времени за этот период;

m - поливная норма, м³/га;

b - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение.

Производительность дождевальных устройств определяется для каждой поливной нормы.

Сезонная производительность дождевальных машин, га, определяется по одной из следующих формул:

1) по расчетной ординате гидромодуля

А_сез = (Q ∙ К_сут / g) ∙ b ∙ K_м ∙ К_б, (24)

2) по поливной норме

А_сез = (8,64 ∙ Q ∙ К_сут ∙ Т / m) ∙ b ∙ K_м ∙ К_б, (24)

где

Q - расход дождевального устройства, л/с;

К_сут - коэффициент, учитывающий возможные потери рабочего времени по независящим от машины причинам, не вошедшие в нормативный баланс времени смены при расчете технически обоснованных норм выработки;

b - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение;

K_м - коэффициент, учитывающий возможность потери времени по метеоусловиям;

К_б - коэффициент, учитывающий возможные потери времени на перебазировки (холостые перегоны машины на исходную позицию);

g - расчетная ордината гидромодуля в критический период водопотребления, л/с;

Т - минимальный межполивной интервал в период пикового спроса на воду, сут;

m - поливная норма, м³/га.

Количество дождевальных машин для полива N определяется по формуле:

N = A_nt/A_сез, (26)

где

A_nt - орошаемая площадь нетто, га;

A_сез - сезонная нагрузка на дождевальную машину, га.

Количество необходимого количества дождевальных машин округляется до целого числа в большую сторону.

 

При капельном способе орошения определяют продолжительность полива, производительность системы капельного орошения.

2.78. Расчетный суточный расход воды, подаваемой на капельное орошение, следует определять по формуле

где t - продолжительность полива, ч;

- максимальный часовой расход воды на полив, куб.м/ч;

- расход воды, куб.м/сут, на собственные нужды узла очистки (на промывки сеток, зернистых загрузок, на мойку территории станции, полив зеленых насаждений вокруг станции и др.) определяется по формуле

здесь k - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды узла очистных сооружений, принимается 0,01-0,03.

 

7.ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТНОГО УЧАСТКА

 

7.1. Организации территории орошаемого севооборотного участка и расположение в плане оросительной сети

Севооборотный орошаемый участок, состоящий из нескольких полей сельскохозяйственных культур, является составной частью орошаемого массива хозяйства. Он является основной расчетной единицей при проектировании внутрихозяйственной оросительной сети.

Главными элементами внутрихозяйственной оросительной сети являются: водоисточник (если орошение ведется на местном стоке), насосная станция, хозяйственный канал (трубопровод), распределительные каналы (трубопроводы), оросительные каналы или полевые трубопроводы, гидротехнические сооружения.

Насосная станция осуществляет забор воды в хозяйственный канал (трубопровод): при поливе на местном стоке - из водоисточника, на крупных оросительных системах - из межхозяйственного канала (трубопровода), иногда из магистрального канала.

Распределительные каналы (трубопроводы) предназначены для подачи и распределения воды между севооборотными участками, а оросительные каналы или полевые трубопроводы подают воду к дождевальным машинам.

Гидротехнические сооружения - шлюзы-регуляторы, подпорные сооружения, перепады, быстротоки, водовыпуски, распределительные колодцы и др. служат для регулирования расходов и уровней воды в сети, водоучета и водораспределения, сопряжения отдельных участков каналов; сбросные каналы (колодцы) - для опорожнения оросительной сети от воды.

Организация территории орошаемого севооборотного участка предполагает рациональное размещение полей севооборота в соответствии с ее рельефом. При этом должны быть определены границы и площади севооборотного участка, полей севооборота, дорог, лесополос, расположение оросительной сети и гидротехнических сооружений.

Границы севооборотных участков необходимо устраивать по возможности прямолинейными с учетом существующих или проектируемых магистрального, межхозяйственного и внутрихозяйственных каналов (трубопроводов), линий электропередач, дорог и др. Поля севооборотов должны быть прямоугольной формы. Несоблюдение этих правил возможно только как исключение в условиях сложного рельефа местности или примыкания к естественным границам реки,

озера, оврага.

При прямоугольной форме полей севооборота, их длина в направлении продольных обработок почвы должна быть не менее 500 м, соотношение сторон - не более 1:3.

Размеры полей и севооборотного участка в целом должны быть строго увязаны с параметрами дождевального устройства, принятого для полива участка.

Для дождевальных машин "Волжанка" (ДКШ-64) и "Днепр" (ДФ-120) одна сторона поля должна быть кратной длине секции дождевального крыла, другая - расстоянию между гидрантами на оросительном трубопроводе. Длина поля в направлении движения дождевальных машин определяется на основе их сезонной нагрузки:

L = F_сез/l_кр, (27)

где

L - длина поля, м;

F_сез - сезонная нагрузка дождевальной машины, м;

l_кр - длина крыла дождевальной машины, м.

Для дождевальной машины "Фрегат" размеры поля должны быть кратными длине крыла машины - 1:1 или 1:2. Поля на севооборотном участке могут быть размещены по двум схемам. По первой схеме неподвижные опоры размещаются в вершинах квадрата, по второй - в вершинах треугольника. Коэффициент земельного использования при первой схеме (КЗИ) равен 0,82-0,84, при второй – 0,91-0,93.

Для дождевального агрегата ДДА-100МА размер поля в направлении расположения крыльев должен быть кратным длине полосы дождя, а в направлении временных оросителей - их длине (500-1000 м).

После установления границ полей севооборотного участка осуществляют расположение в плане оросительной сети. При этом помимо границ полей учитывают условия работы дождевальных или поливных устройств, рельеф участка. Например, при использовании дождевальной машины ДКШ-64 при проектировании полевой трубопровод располагают по середине поля севооборотного участка или между смежными полями, а дождевальные крылья - по обе стороны от полевого трубопровода. Расстояние между полевыми трубопроводами принимается равным ширине захвата этой дождевальной машины.

В зависимости от принятого для полива дождевального устройства оросительная сеть проектируется закрытой или комбинированной.

Оросительная сеть проектируется закрытой, если полив осуществляется дождевальными машинами "Фрегат", "Волжанка", "Днепр", комбинированной - при поливе дождевальными машинами ДДА-100МА, ДДН-70, ДДН-100, "Кубань".

Оросительная сеть, обеспечивающая подвод поливной воды к севообороту и ее распределение по полям, чаще всего включает распределители второго порядка: хозяйственные, внутрихозяйственные и участковые. При закрытой оросительной сети поливная вода из участковых трубопроводов подается в полевые трубопроводы, подводящие ее к дождевальным машинам. При комбинированной оросительной сети вода из участкового распределителя подается во временные оросители.

Подземные трубопроводы в плане располагают по трем основным схемам: Т-образной, Ш-образной и П-образной.

Если участок имеет квадратную или близкую к ней форму, то наиболее оптимальной по расходу труб и капитальным вложениям будет Т-образная, затем Ш-образная и на последнем месте - П-образная схема.

Если участок вытянут от водоисточника или расположен вдоль него, то наиболее целесообразны Т- и П-образная схемы.

Оросительная сеть может быть тупиковой, попарно закольцованной и полностью закольцованной.

Для выбора схемы сети можно пользоваться графиком (см. рис. 3).

Поливные трубопроводы, подающие воду непосредственно в дождевальные машины, располагают прямолинейно и параллельно друг другу. Поливные трубопроводы при использовании широкозахватных машин должны отходить под прямым углом к распределительным трубопроводам.

Закрытую оросительную сеть располагают по двум основным схемам - с односторонним и двусторонним расположением полевых трубопроводов по отношению к распределительному трубопроводу. В первой схеме поливные трубопроводы желательно располагать по наибольшему уклону, во второй - в направлении горизонталей. Полевые трубопроводы могут быть тупиковыми или закольцованными. Выбор схемы расположения сети зависит от размещения полей севооборота, рельефа поверхности, направления перемещения дождевальных устройств при поливе.

В проекте должно быть рассмотрено несколько вариантов расположения оросительной сети. Окончательный вариант выбирается на основе технико-экономического сравнения вариантов. Критерием оценки может быть принята стоимость строительства оросительной сети с учетом марки и диаметра труб.

Заканчивается организация территории орошаемого севооборотного участка проектированием дорог, лесных полос и водосборно-сбросной сети.

На севооборотном участке орошения проектируют дороги нескольких категорий: межхозяйственные, внутрихозяйственные, полевые и эксплуатационные.

Межхозяйственные и внутрихозяйственные дороги прокладывают вдоль хозяйственных распределителей или водосборных каналов. Ширина полотна дорог 6,5 м. Для отвода поверхностных вод с дорожного полотна и сбросных вод с орошаемой территории у дорог устраивают кюветы трапецеидального или треугольного сечения глубиной 0,3-0,8 м с продольным уклоном не более 9-10%, но не менее 0,003.

Полевые дороги проектируют по границам полей севооборотного участка, вдоль участковых и внутрихозяйственных распределителей. Они служат для вывоза с полей сельскохозяйственной продукции, подвоза удобрений, проезда сельскохозяйственной техники на все поля. Ширина двускатного полотна 6,0 м, односкатного – 5,0 м.

Эксплуатационные дороги предназначены для обслуживания и ремонта дождевальных машин, гидротехнических сооружений и трубопроводной арматуры. Ширина земляного полотна 5,0 м.

Лесные полосы на мелиоративных системах выполняют полезащитную, водоохранную, почвозащитную и озеленительную функции. Их располагают по границам севооборотного участка, внутри участка они могут располагаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном (основном) - поперек преобладающих ветров, поперечном (вспомогательном) - перпендикулярно продольным. Продольные полезащитные полосы устраивают трехрядными, поперечные - двухрядными. Расстояние между продольными полезащитными лесополосами не должно превышать 800 м, поперечными - 2000 м, на песчаных почвах - 1000 м. Деревья в лесополосе высаживают с расстояниями между рядами 1,5-3,0 м. Крайний ряд следует располагать на расстоянии 2,0 м от трубопровода, 2,5-3,0 м от бровки кювета дороги.

Для сброса поверхностного стока естественных осадков, оросительной воды при технологических нарушениях водопользования, опорожнении оросительной сети проектируют водосбросную сеть, состоящую из полевых водосбросных каналов в виде кюветов вдоль дорог и хозяйственного водосбросного открытого канала, располагаемого в естественном понижении.

Организация территории орошаемого севооборотного участка: размещение полей, оросительной сети (два варианта), дорог, лесных полос, сбросной сети, представляется в виде плана участка в масштабе 1:10000 (1:5000).

 

Расчет оросительных норм

Оросительная норма - это объем воды, который необходимо подать на гектар орошаемой площади за вегетационный период для восполнения дефицита влаги в расчетном слое почвы и обеспечения проектной урожайности в условиях расчетного года.

Оросительную норму определяют как разницу между суммарной потребностью культуры в воде и ее природной обеспеченностью и измеряют в м³/га или мм слоя дождя. Обычно она соответствует дефициту водопотребления культуры за вегетационный период.

Дефицит водопотребления за вегетацию, а следовательно и оросительную норму, можно рассчитать по уравнению водного баланса:

Д = M = E - (Р + ΔW + W_гр), (2)

где

Д - дефицит водопотребления, м³/га;

M - оросительная норма, м³/га.

Для расчета оросительной нормы необходимо определить суммарное водопотребление, поступление влаги с осадками за вегетацию, изменение исходных влагозапасов в расчетном слое почвы и поступление влаги в расчетный слой почвы из грунтовых вод.

Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур предлагается определять по методу А.М. и С.М. Алпатьевых, основанному на эмпирической зависимости водопотребления от дефицита влажности воздуха:

Е = φ₁ · 0,85 · К · ∑d, (3)

где

φ₁ - модульный коэффициент для перехода к году расчетной обеспеченности (прил. 6);

0,85 - микроклиматическая поправка;

К - биоклиматический коэффициент, м³/га на 1 мбар (прил. 4);

∑d - сумма дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мбар (прил. 5).

Расчет суммарного водопотребления необходимо проводить по декадам вегетационного периода. При этом декадный биоклиматический коэффициент выбирается по сумме среднесуточных температур нарастающим итогом, которая определяется с поправкой на длину светового дня.

Поступление влаги с осадками за вегетацию определяется по формуле:

Р = 10 · φ₂ · m · А, (4)

где

φ₂ - модульный коэффициент для перехода к году нужной обеспеченности (прил. 6);

m - коэффициент использования осадков (прил. 7);

А - среднемноголетнее количество осадков за вегетационный период, м³/га, то есть количество осадков за вегетационный период для года 50%-й обеспеченности (прил. 5).

Изменение исходных влагозапасов в расчетном слое почвы, которое показывает количество воды, используемое растениями из расчетного слоя почвы за вегетацию, определяют по формуле:

ΔW = W_н - W_к = 100 · h · r · (w_н - w_к), (5)

где

W_н и W_к - запасы влаги на 1 га в расчетном слое почвы соответственно на начало и конец вегетации, м³;

h - величина расчетного слоя почвы, м (прил. 8);

r - плотность почвы, т/м³ (прил. 9);

w_н - влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации, % к абсолютно-сухой массе;

w_к - влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации, % к абсолютно-сухой массе.

При проектировании режимов орошения влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации w_н принимаются в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы, w_НВ следующим образом:

- для озимых культур, многолетних трав и садов:

w_н = w_НВ; (6)

- для ранних яровых культур (зерновые и технические, корнеплоды и клубнеплоды):

w_н = (0,90-0,95) · w_НВ; (7)

- для поздних яровых и овощных культур:

w_н = (0,85-0,9) · w_НВ; (8)

Влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации wк принимается равной критической влажности, которая зависит от устойчивости культур к дефициту влаги в почве и гранулометрического состава почвы. Она выражается в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы w_НВ и равна:

для песчаных и супесчаных почв:

w_к = (0,50-0,65) · w_НВ; (9)

для суглинистых почв:

w_к = (0,65-0,75) · w_НВ; (10)

для глинистых почв:

w_к = (0,75-0,80) · w_НВ; (11)

При этом, более низкие значения соответствуют засухоустойчивым культурам (зерновым колосовым, травам), а высокие - влаголюбивым (овощи).

Использование влаги из грунтовых вод W_гр в основном зависит от глубины их залегания, мощности корневой системы и ряда других факторов.

Для учета использования грунтовых вод применяется зависимость:

W_гр = К_гр · Е, (12)

где

W_гр - поступление влаги в расчетный слой почвы из грунтовых вод, м³/га;

E - суммарное водопотребление, м³/га;

К_гр - коэффициент использования грунтовых вод, в долях от суммарного водопотребления (прил. 10).

Расчет дефицита водного баланса по декадам и за вегетацию и определение оросительной нормы проводятся в следующей последовательности:

1. Определяются среднесуточные температуры воздуха по декадам с поправкой на длину светового дня. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду, которая принимается равной среднемесячной (прил. 5), умножается на поправочный коэффициент на длину светового дня (прил. 11).

2. Рассчитываются суммы среднесуточных температур по декадам. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду с поправкой на длину светового дня умножается на число дней в декаде (10 или 11).

3. Определяются суммы среднесуточных температур нарастающим итогом.

4. По суммам среднесуточных температур нарастающим итогом из приложения 4 выбираются соответствующие им декадные биоклиматические коэффициенты, а из приложения 5 определяются среднесуточные декадные дефициты влажности воздуха (принимаются равными среднемесячным).

5. Рассчитываются суммы среднесуточных дефицитов влажности воздуха по декадам.

6. По формуле 3 определяются декадные значения суммарного водопотребления.

7. Определяется исходный дефицит влаги в почве по формуле:

D_о = 100 ∙ h ∙r ∙ (w_НВ - w_н), (13)

где w_н в зависимости от сельскохозяйственной культуры определяется по одной из формул - 6, 7 или 8.

8. Рассчитываются декадные дефициты водного баланса. Для этого из значения суммарного водопотребления за декаду вычитается декадная сумма осадков, которая определяется по месячной сумме осадков (данные прил. 5), разделенной на 3.

9. Рассчитываются дефициты водного баланса нарастающим итогом. При этом для культур, у которых начальная влажность принимается равной влажности наименьшей влагоемкости, дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен декадному дефициту водного баланса. Для культур, у которых начальная влажность принимается по формулам 7 и 8, дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен сумме декадного дефицита водного баланса и исходного дефицита влаги в почве, определенного по формуле 13.

10. Рассчитывается оросительная норма.

Если грунтовые воды расположены глубоко и не участвуют в водном питании растений, то оросительная норма будет равна суммарному дефициту водного баланса, определенному на основании расчетов по пунктам 1-9.

При наличии подпитки со стороны грунтовых вод оросительная норма будет равна разности суммарного дефицита водного баланса и количества влаги, использованной сельскохозяйственной культурой из грунтовых вод, определенного по формуле 9.

Все результаты расчета дефицита водного баланса для каждой культуры севооборота сводятся в таблицу 1. Количество таких таблиц будет равно числу культур севооборота. Для каждой культуры таблица имеет двойную нумерацию: 1.1, 1.2 и т.д.

 

Расчет поливных норм

Оросительная норма подается отдельными порциями, или поливными нормами.

Поливная норма - это объем в