Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование оросительной сети и техники полива хлопчатника в предгорной зоне Узбекистана

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование оросительной сети и техники полива хлопчатника в предгорной зоне Узбекистана"

УЗБЕКСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

нпо -согахлошж"

Всесоюзный Ордена Ленина и Ордена Дружбы народов научно-исследовательский институт хлопководства (СосэНИХИ)

На правах рукописи

БЕЗБОРОДОЕ Герман Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ И ТЕХНИКИ ПОЛИВА ХЛОПЧАТНИКА В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ УЗБЕКИСТАНА

Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Таикент - 1992

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Ленина и ордена Дружбы народов научно-исследовательском институте хлопководства НПО "Союзхлопок"

Официальные оппоненты: академик УзАСХН, доктор технических наук Хамраев Н.Р. доктор технических наук, профессор Серикбаев Б.С. доктор сельскохозяйственных наук, профессор Беспалов Н.Ф.

Ведущее предприятие - Министерство сельского хозяйства Республики Узбекистан.

СЮ vaca 6

Защита состоится " Z7 " ср eSpa/t Sí 1992г.Уна заседании специализированного совета Д.020.41.01 во Всесоюзном ордена Ленина и ордена Дружбы народов научно-исследовательском институте хлопководства НПО "Соозхлопок", Адрес: 702133, Ташкентская область, Орджоникидзевский район, п/о Аккавак, СоюзНИХИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СоюзНИХИ.

Автореферат разослан " 2Ь " £>н6°РЯ 1992г.

Ученый секретарь <г^]Г — Г.Н.Лопухина

специализированного совета кандидат сельскохозяйственных наук

Актуальность темы. ТЕлоДСитЗднио земли предгорий республик Сродней Азии и Южного Казахстана издавна используются а орошаемом земледелии для выращивания культур хлопкового севооборота. Здесь расположено около I млн.га орошаемых и пригодных для орошения земель. На землях, введенных в сельскохозяйственный оборот за последние 10-15 лет, построены совершенные системы оросительных каналов, позволяющие с минимальными потерями транспортировать воду из источника орошения до орошаомых полей. Б то же время старые оросительные системы с каналами в земляном русле и примитивной поливной техникой нуждаются в технической реконструкции.

Проводимое комплексное переустройство устаревших гидромелиоративных систем должно охватить около 2,2 млн.га земель только в Узбекистане. Поскольку работы по реконструкции действующих оросительных систем достаточно капиталоемки, реконструируемые системы должны соответствовать требованиям научно-технического прогресса, охраны окружающей среды и бить экономически обоснованными.

Ориентируя орошаемое земледелие в предгорной зона хлопкосеяния на поверхностный способ орошения, необходимо иметь более полное представление о факторах, влияющих на выбор элементов техники полней пропашных культур по бороздам. Сущостпующпо рекомендации по выбору таких параметров, основанные на знании механического состава почв и уклона местности, пригодны только для новоорошаемых земель, тогда как на староорошаемых типичных сероземах в течении многих лет образовался мощный биологический фактор-люмбрикофауна, который оказывает большое влияние на почвообразовательные процессы и водно-физические свойства почвы. Это дает право вводить в круг факторов, на которых отроится теория инфильтрации - основа многих мелиоративных расчетов, - численность дождевых червей и результаты их деятельности - некапиллярную скважность, число ходов в корнеобитаемой толще и на поверхности почвы.

Игнорирование влияния люмбрикофауны при назначении элементов техники и технологии полива по бороздам, как показывает опыт, приводит к большим инфильтрационным потерям на полях оросительной воды и растворенных в ней минеральных удобрений, следствием чего являются низкие урожаи хлопка-сырца.

В связи с этим автором была поставлена задача в конкретных почвенно-молиоратизных и хозяйственных условиях изучить зависимость водопроницаемости почвы от количества дождевых червей, отразить ее в теории бороздковоги полива и на ее осмоле разработать и испытать оптимальные элементы техники и технологии поливе

по бороздам, соответствующие экологическим требованиям.

Другим Еажным вопросом орошаемого земледелия предгорных зон хлопкосеяния является повышение производительности труда на поливе на основе совершенной поливной'техники. При современной системе орошения хлопчатника производительность труда поливаль- . щика не превышает 0,5-0,7 га/сут, в результате поливы не укладываются в расчетный график, нарушается режим орошения во всех его пунктах - сроках, нормах и числе поливов, - и теряется часть урожая.

Повысить производительность труда, осуществлять поливы по технологии соответственно динамике впитывания воды в почву возмогло с помощью поливных устройств, обладающих такими качествами как простота конструкции, надежность, малая материалоемкость, низкая стоимость, удобства складирования и пр. Причем эти'устройства должны составлять еднное целое в системе оросительная сеть ■ технологическая схема полива - техника полива. Для удовлетворения этим условиям в соответствии с разработанной классификацией техники и технологии полива по бороздам потребовалось создать и испытать ряд поливши устройств, не имеющих аналогов, и усовершенствовать ужо известные.

В предгорной зоне хлопкосеяния находят широкое применение системы закрытых (подземных) трубопроводов - самотечно-напорные и с механической подачей поды. Поскольку для закрытых систем применяются дорогие И' ^дефицитные трубы, то системы должны быть экономичными и в то же время надежными при эксплуатации. Каждый тип закрытой сети имеет свой критерий оптимальности: первый -строительную стоимость трубопроводов; второй - приведенные затраты гидравлического комплекса. IIa практике ко закрытая оросительная сеть (300) проектируется по другим критериям, без учета влияния взаимодействия линий сети и гидравлических связой, часто с большим запасом пропускной способности, что ведет к удорожанию систем. Построенные напорные разветвленные ЗОС вследствие неправильного учета гидравлического фактора, отсутствия правил эксплуатации выходят из строя в результате возникновения гидравлически ударов.

По этой причине для каждого типа ЗОС потребовалось с помощью современных экономико-математических методов разработать оптпмал ные схемы и конструкции SOG применитольны к поверхностному способу полива л доказать их паденшосН в работе.

Цель работы. Разработать основные элементы орооитглыюл сно-

теш, позволяющие высокопроизводительно использовать ороситель- ' ную воду для получения высокого урожая хлопка-сирца о минимально ущербом для окружающей среди. Поставленная цель определила необходимость ранения задач:

обосновать динамику впитывания воды в почву с учетом еа кивой фазы;

усовершенствовать теорию полива по бороздам с учетом установленной динамики впитывания воды в почву и на ее основе разработать оптимальные элементы техники полива в соответствии с требованиями охраны окружающей среды;

разработать устройства для распределения воды между бороздами в условиях больших уклонов местности, а также технологию полива;

на основе использования современных экономико-математических методов и ЭВМ установить оптимальные конструкции закрытой оросительной сети, предназначенной для поверхностного орошения.

Методика ис о л е д о ва н п {}. Полевые исследования по изучению элементов техники полива по бороздам проводились по методике СА1ШИ1, но изучению ра::;кма орошения хлопчатника - по методик о СоюзНИХИ, динамики впитывания воды в почву - по стандартной методике.

Для обоснования параметров самотачно-напорной закрытой оросительной сети использован метод линейного программирования, а комплекса "насосная станция - закрытая сеть" - метод градиента.

Экспериментальный исследования по изучению элементов техники и технологии полипа по бороздам, испытания поливных устройств проводились на Колесском массиве на полях колхоза им. Ленина Са-рыагачского района Чимкентской области и Центральной экспериментальной базы НПО "Союзхлоиок", а режим водоподачи - на закрытых оросительных системах Андижанской, Наманганской областях и совхоза "Фархад" Сирдарышской области.

Научная новизна работы. В условиях староорошаемих типичных сароземов при возделывании культур хлопкового севооборота слоилась определенная почвенная фауна, ведущую роль в которой занимают дождовыа черви (люмбрицццы). Установлено, что при больиой их численности динамика интенсивности впитывания воды п почву су:цост-вонно отличается от известной в мелиоративной паука. Ня основе полученной зависимости скорости нпитывания води л почву, засоленную дождевыми червями, усовершенствована таорнп бпрпп.тгксьпго полива и с ев помощью получены оптимальные элементы тег.ппки полипа постоянней струей по стандартным и комбпнировашшм борезд/.м, а

также при дискретной водоподаче.

В предложенной теории оценка качества полива проводится по системе показателей, включающей технические и экологические аспекта орошения.

Разработаны и испытаны конструкции поливных устройств, часть из которых не имеот аналогов.

Для предгорных закрытых оросительных систем с поверхностным поливом разработаны методы технико-экономического расчета слоя-ной разветвленной сети трубопроводов:

самотечно-напорпой с использованием симплексного метода лине.* ного программирования;

с механической подачей воды и кольцеванием низших звоньев сети.

Практическая ценность. Применение разработанных рекомендаций по технике и технологии бороздкового полива хлопчатника, оо-нованных на новой закономерности впитывания воды в почву, заселенную дождевыми червями, позволяет довести показатель эффективности полива до 0,87-0,89 и равномерно увлажнять кориесбитаемуга толщу почвы по длине борозды.

Получению высоких показателей использования оросительной пои. и орошаемых земель способствует применение различных конструктив поливных устройств", костких, полужестких, гибких и комбинированных поливных трубопроводов, стационарных и переносных го ливни лотков.

Разработанные метода расчета оптимальных .диаметров трубопроводов и схем закрытой орооителыюй сети позволяют снизить строительную стоимость внутрихозяйственных закрытых оросительных сип -том на 10-15;!.

Реализация работы. Разработанные рекомендации по выбору оно соба полота, оптимальных элементов техники полива сельскохозяйственных культур по бороздам, технологических схем полива и поливных устройств использованы институтом Союзишрорпс при созк лении проектов переустройства внутрихозяйственных ороситолыиг: систем Келесского массива в Чимкентской области иа пл.огради 50 тыс.га.

По заданию Минводхоза СССР выполноны расчеты по сиооиовпнм!1 схемы и конструкции закрытой оросительной сети дчя хлопководческих хозяйств второй очереди освоонпя земель Кпршпиской степи, а по заказу Средазгштсоводхлопка.- расчеты по обоснован™-) парапет ров закрытой сети в соьхозо № 16 ^изакоиой стоил..

Апробация работы. Результаты исследований доложены на двух всесоюзных и восьми республиканских конференциях (Ташкент,1973; 1975; 1980; 1984; Навои, 1988; Андижан, 1989; Ургенч, Ташкент, 1990, Москва, 1991, на НТС Госагропрома УзССР (Ташкент, 1986); секции хлопководства CAO ВАСХНШ1 (Ташкент, 1987),

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 51 публикациях.

Объем и структура роботы. Основная часть состоит из введения, четырех глав, заключения, включающих 373 страницы текста, 100. таблиц и 36 рисунков. Список использованной литературы содержит 197 источников, из них 43 иностранных.

I. Водпо-фиэичаскиэ свойства стапоороиаемих типичных серо-земов-основа выбора способов и элементов техники полива.

Важнейшим водно-физическим свойством почвы, влияющим на выбор способа и технологии полива, явллотся-ее водопроницаемость. В соответствие с существующей теорией инфильтрации при просачивании воды в ненасыщенную почву и росте глубины протачивания градиент напора постепенно уменьшается, обуславливая снижение скорости поглощения воды до некоторой постоянной величины. В результате увлажнения в почве происходят механические и физико-химические процессы - набухание, нарушение структуры, уплотнение, диспер-гация, уменьшающие водопроницаемость почвы.

Динамика впитывания воды в почву для малого в ромени увлажнения наиболее точно описывается одночленным уравнением А.Н.Костикова, для длительного увлажнения почвы - двухчленным уравнением А.Н.Костикова, Дж.Филипа и др.

В орошаемых типичных сероземах содержится значительное количество дождевых червой (люмбрикофауна^ составляющих основу живой фазы почвы. И если влияние остальных фаз почвы - твердой, жидкой, газообразной - на ее водопроницаемость, изучено достаточно полно, то роль и значение лгоыбрикофэуны в почвообразовательных процессах, и особенно в процессе впитывания воды в почву в зоне хлопкосеяния мало изучены.

В ходе проведения полевых опытов по изучению закономерности вштшшшя воды в почву измеряется температура воды внутри площадки п почвы в слоях 0-5, 5-20 см. Опыт проводится непрорывно в точение одних суток. Для получения дополнительной информации uuuï придилмаития поили перерыва в одни сутки, с последующими ночными порерыпамл до стабилизации скорости впитывания вода. После первого и каждого последующего этапа опыта па поверхности зомлн

внутри площадки фиксируется количество ходов дождевых червей, диаметр отверстий и распределение их по поверхности. Через 2-3 суток после окончания опыта внутри площадки закладывается почвенный разрез. При его закладке послойно через кавдые 10 см производится учет ходов - количество и размер. Снятая почва размельчает-' ся, из нее выбираются довдавыо черви и ведется подсчет их численности й массы. После завершения закладки разреза производится учет ходов по 10 см слоям почвы на всех чотырех стенках. Дается описание разреза, берутся образцы почвы для агрохимических анализов, определяется объемная масса почвы на вою глубину разреза.

По этой методике проведено около 50 опытов на типичных сероземах. Для контрольного опита на люцерновом и хлопковом поле в к-зе им. Ленина Сарыагачского р-на Чимкентской области (Келесский массив) были подготовлены площадки со стерильной по отношению к люмбрищщам почвой. Проведенные на них'площадочные опыты показали соответствие динамики впитывания поды в почву современной теории инфильтрации, а значение установившейся скорости впитывания -0,0025 м/ч, оказалось равным нормативному для почв пониженной водопроницаемости, характерных для массива.

Первый опыт по изучению динамики впитывания воды в почву, заселенную дождевыми червями, был поставлен на хлопковом поле по пласту люцерны в 1978 г. (рис. I). Почвы опытного участка типичные сероземы, уклон Земли 0,039. Опыт продолжался непрерывно в течение 55 ч. Полученный график динамики впитывания воду в почву имеет определенные особенности: так, только на достаточно коротком отрезке времени - 14-15 ч, скорость впитывания поды изменяется согласно существующей теории'инфильтрации. Далее, ука в ночноо время с I ч до 6 ч, интенсивность впитывания разно возрастает, достигая трехкратного увеличония, затем снижается и с некоторыми колебаниями устанавливается на уровне 0,02 м/ч, приморно на порядок превышающим нормативное значение.

Резкое увеличение скорости впитывания в ночное время л дальнейшая стабилизация ее на высоком уровне, но зависящем от изменения температуры вода, обусловлены деятельностью доядевих червой, которые во влакной почве ведут активный образ глзни и только п . ночноо время "появляются на поверхности почвы. В сделанные ими ходы устремляется вода и пои та заполнении наблюдается максимальный рост водопроницаемости, отмеченный в ночные часы. Бо^ла этого скорость впитывания уменьшается, т.к. все ходи заполнены ч впитывание воды происходит угсэ при других, отличных от тачальцтх, градиента:: капора. Ь'сли п начале опита нпфппьтрацпя пропсуодтг через

Рис. I. Изменение объема инфильтрации (I, 2) и интенсивности инфильтрации (3, 4) но времени дал не за-солешшх (1,3) и заселенных (2, 4) дождевыми чорвями типичных сероземов.

поверхность зешш при напора равном слою воды, то поздноа за счет боковой поверхности ходов увеличивается площадь смачивания.

Почти во всех опытах, проведенных на землях, заселенных люм-брицидами, отмечалось повшопие скорости впитывания воды в почву и появление отверстий на поверхности почвы только в ночное время. В другой серии опытов, когда подача воды прекращалась на ночь, количество отверстии возрастало, увеличивалась и скорость впитывания. Для установления продела скорости впитгаания был поставлен опит, который длился в точение 21 дня, чистое время подачи воды и наблюдений составило 55 ч (рис. 2). Как установлено, количество отверстий и скорость впитывания нопрерывно росли н к коше, опыта достигли соответственно 512 и 0,07 и/ч. Эти показатели, по-видимому, являются верхним проделом доятолыюоти доздевих червой в количество 152 оизДг. Достигнутая в этом опыте скорость ппишп.ч-11ИЯ на порядок правшчаот пойду и соответствует категории сильно- . Пронинаегш: почв.

Нроведошше раскопки, изучение профиля разрезов иоклэилг. ела-

ю.

Кующее: в подпахотном слое почвы дождевые черви пользуются ранее проложенными ходами, в пахотном же слое число ходов значительно больше и они сохраняются на хлопковых полях в течение одного вегетационного периода. Наибольшее количество отверстий приходится на доли межколесных борозд, затем борозд, уплотненных передним колесом трактора, наименьшее их количество отмечено в стыковых бо-

О

роздах (200, НО и 70 на I м соответственно).

В лабораторных условиях с соблюдением постоянной температуры воды посташшн опит по изучению динамики впитывания в приборе Дар-си с постоянным напором воды. В оооуд диаметром 10 см высотой 28,5 см с набитым тяжелым суглинком поместили одного дождевого червя. В течение 6 месяиов в прибора поддерживалась высокая влажность почвы, после чего в течение 3 месяцев проводился опыт по изучению динамики впитывания воды.

Как показал этот опыт, один дождевой червь довел некапиллярную скважность почвы до уровня, который обеспечил величину коэффициента фильтрации в 42 раза превышающую исходное значение.

Анализ половых и лабораторных исследований показывает, что высокая скорость впитывания воды в почву обусловлена наличием большого количества ходов с большой боковой пх поверхностью и большим напором воды, создающимся при заполнении ходов водой.

Учитывая трудность определения боковой поверхности ходов, предлагается зависимость установившейся но время непрерывного смачивания почвы скорости впитывания ( Ку )

0.011-4.66

СТЛ)

0,011* ММ ,

где Ь - количество докдевых чорвей на I иР площади;е - основание натурального логарифма.

Поскольку жизнедеятельность доздевых червой повышает водопроницаемость почв, представляет интерес установление влияния их на плодородие и химический состав почвы. С этой целью провели анализ почвы из прибора Дарси, в котором баз растительности п течение Ю месяцев находилось два докдових червя. В этом опыто при "нагрузке" почвы на одного червя 1,5 кг выработка азота одним червем составила 3,0 мг/кг или 53 кг/га. Проведен анализ почвы и колро-литов, взятых с хлопкового поля после первого года рас папки люцерны. В копролитах питательных и химических элементов оказывается существенно большо, чом в почве.

Проведенные исследования покээиш на споедолекруг гользу,

Шичгстбв втбер -стий но пеВерх-

Рис. 2. Динзчяяа интенсивности ввфильтраанв при дискретном увлажнении почвы, заселенной дождевыми червямн (площадка I ыг). 1—И— интенсивность инфильтрации на разных этапах опыта. Пунктир — количество отверстий на поверхности почвы

гв и.ш

'которую приносят черви орошаемому земледелию. В этой связи представляет научный и практический интерес определить количество дождевых червей в почвах Узбекистана и тем самым скорректировать водопроницаемость почв. В период I982-I9B3 гг. практически на всех типах орошаемых почв Узбекистана была проведена работа по определению численности дождевых червей. Исследованиями установлено, что в среднем на I га орошаемых земель хлопкового севооборота содержится около 130 тыс.дождевых червей. Наибольшее их количество содержится на иолугидроморфных почвах, много их и на ав-томорфных почвах. Под различными орошаемыми культурами также содержится различное количество червей. Максимальное их количество обнаружено на полях люцерны - 37,4 экз/м" (374 тыс.экз/га), минимальное - 16,6 экз/м^ - на полях, занятых кукурузой. Динамика численности дождевых червей в хлопковом севообороте была исследована на полях ЦЭБ СоюзШКИ. В результате получена зависимость количества дождевых червой на хлопковом поле (Lt) от давности распашки люцерны (Т)

Lt-!30 + aiOT тс/га . (Т.2)

2. Элементы техники и технологии полива хлопчатника по бороздам на землях с большими уклонами местности.

Существующая теория бороздкового полива не учитывает влияния люмбрикофауны но динамику впитывания еоды в почву и теплообмена между почвой и оросительной водой при поливе. Многолетние наблкь-дения показывают, что верхний слой почви перед поливами сильно нагревается. Температура почвы зависит от фазы развития растении и степени освещенности ложа борозд. При движении струи воды по сухой борозде происходит теплообмен мог/ду'водо!', иочвой и приземным воздухом, в результате температура соды.па поло изменяется и в пространство и во времени.

Измерения температуры поверхностного слоя почвы 0-30 см, проведенные в различные периоды роста и развития хлопчатника, позволили установить зависимость ее от температуры воздуха, влажности почвы, степени затененности междуряди'.;. При двпжашш струи води по нагсото" почве томпература воды в дгаипио часы суток резко повышается. Вода в ходе поливов неоднократно переходят из грушг.г холодной (Т.0-20°С) в группу теплой (20-37°С), меняя от'оп фкзгчсс-' кие свойства. Средневзвешенная оа период поливов "топлссатура воды в конце длинных борозд существенно превышает тиогстуиу вод:: в голова борогд. Поввасчяв температуры подл с -ото £п??зд ymirv-

шает оз вязкость и обусловливает повышенную водопроницаемость почвы. Это явленна способствует увеличению равномерности увлажнения почвы по длине борозды.

Как установлено исследованиями, при полива по бороздам длиной 200 м с уклоном земли 0,016, эффект повышения температуры воды сказывается ш равномерности увлажнения почвы на четвертый и последующие годы после распашки люцерны. В первые три года поело распашки люцерны влияние дождевых чарвей оказывается сильнее и в этот период При поливе но длинным бороздам наблюдается высокая неравномерность увлажнения. '

При поливе хлопчатника в севообороте проведены исследования, направленные на использование агротехнических приемов, повышающих равномерность увлажнения почвы по длине борозд и "'снижение смыва почеы. Это предварительная замочка головного участка борозд, перевод струи из уплотненных борозд в неуплотнешше, при поливе через междурядье, закладка кротовин - сквозных'и прерывистых - в концевой части борозд. Во всох многочисленных опытах, проведенных "по единой методике на землях с уклопами земли от 0,01'до 0,07, определялась мутность сбросной воды и вынос мелкозема'со сбросной водой. Кроме этого па ЦЭБ СоюзПИХИ при поливе хлопчатника" но бороздам изучалась динамика мутности потока воды, а также' растворенных в воде азота, Босфора и калия в промежуточных створах. Как показали результаты этих исследований, максимальный вынос -мелкозема и питательных элементов наблюдается в верхном отрезка борозд, длина которого составляет 20-25$ общей длины борозды.

Влияние лшбрикофауны па качество полива постоянной струой по комбинированным бороздам отчетливо проявилось в одном из производственных опытов на участке хлопкового поля с уклоном земли 0,043 и .длиной борозд 220 м, В верхней части склона на длина £30м вода полагалась в борозды, уплотненные колесами пропашного трактора, затем струи переводились в смежные мокколесные борозди, стандартный по длине СО м и с заложенными в дно борозд кротовинами на длина СО м. Лолит? проводился с различными головным!'' расходами воды в борозду: 0,12 л/с; 0,15 л/о; 0,175 л/с.

Аполитический и графический анализ результатов этого оп'Л'а показывает сговебр-то динамики впитывании воды и р!1Спрод»дгш:д нормы по отрезкам борозд.

Пострс .иные графики пянспошш расходов и ооъомо." го,и отаи-потея от чапсстшкс и лигсцотуро тем, что рпохо.пп год;[ ю'рсох отпорах бешэд, - кпомо гелош'ого, уменьшаются ио прп.\ч>на, а оно-

рость впитывания воды во всех трех отрезках борозд увеличивает- . ся. Анализ показывает также, что ни одно из известных воздействий и внешних факторов: перевод струи из уплотненных борозд в неугоютненные, наличие кротовин в неуплотненной борозде, повышение температуры воды по дайне борозд, ни все вместе взятые они не могут в ходе полива повысить скорость впитывания воды в несколько раз. Описанную особенность динамики впитывания воды в почву при движении ее по бороздам можно отнести за счст наличия на опытном участке большого количества дождевых червей, порядка 250-300 тыс.экз/га.

Анализ данных по влажности почвы после полива позволил установить идеальную равномерность распределения влажности по длина борозд в слое 0-140 ом: коэффициент вариации влажности почвы составил 4,0-6,8/?, причем самое низкое его значение соответствует расходу воды в борозду 0,175 л/о.

Факт влияния дождевых червей на динамику впитывания воды при поливе хлопчатника по бороздам установлен такие при сопоставле- . нии показателей полива на двух идентичных по природным условиям, но с резко различным количеством люмбрицидов участках: установившаяся скорость впитывания воды в них отличается почти в три раза.

Изучение взаимосвязи численности люмбрикофауны, затрат оросительной воды, урожая хлопка-сырца и его качества по отрезкам борозд проводилось на тяжелосуглинистом типичном сероземе ЦЭБ СоюзНИХИ с уклоном земли 0,016 (табл. 2.1). Анализ результатов показывает на снижение численности дождевых червей по моро продолжительности возделывания хлопчатника после распашки люцерны.

Таблица 2.1

Влияние различной техники И технологии полива по бороздам на урожай хлопка-сырца

(уклон земли 0,016)

Вариант полива

!Оросительная

¡норма, м3/га

'брутто

нетто,

Поверхностный сброс во£н, ,'а Урояай хлопка с!.гаца, т.г/га ТСооф. вариации урожая по 50м отрпз-

.1:- **5" .<Г

1983 г.

1. Постоянной струей

2. Переменной струей

! ' '? Т"

(сорт хлопчатника Ташкент-6)

5220 6170 33,1 39,0

7040 6550 6,9 42,8

Затраты поди на I ц хлопка-онц! га, ч'» .

7 "

Г С 4

По бороздам с кротовинами на отрезка 100-200 м

7140 6620 7,3 41,4 14,7 172

Ь. 6.

По бороздам с кротовинами и сквахитами на отрезка 100-200 м

Тактный полип

ТактпьШ полив: 1-150-200м, 2-0-150 м.

7610 6460

7210 6260

5,3 3,1

44,2 22,6 47,5 16,6

172 136

6860 6590 4,0 51,7 14,2 133

т=1,97 ц/га, пу =2,70 ц/га, Р=4,4$ 1984 г. (сорт хлопчатника 175-Ф)

I. Постоянной струей 7635 5660 10,3 32,2 6,8 237

2. Переменной струей 5970 5580 7,0 33,9 6, ,7 176

3. По бороздам с кротовинами на отрезке 100-200 м 6055 5810 4,1 32,5 I, 3 186

4. Тактный полна 6120 5035 4,9 33,5 5, ,8 174

5. Тактний полив: 1-150-200м, 2-0-150 м 5305 5190 1,9 31,0 I, ,6 174

6. Постоянной струей омагпи-ченноЛ водой 7635 5660 10,3 34,5 о " 1 5 221

7. Полив через междурядье /77=1,11 ц/к 6600 1. 5890 12,2 =1,56 и/га, 33,8 Р=3,4* 4, 8 195

1285 г. (сорт хлопчатника Ташкент-6)

I. Постоянной струей 7150 6230 12,0 37,9 10,7 189

2. По бороздам с кротовинами па отрозио 100-200 м 5890 5600 4,9 42,0 14,9 140

3. ТактниЗ полив 5900 5550 9,4 42,3 9,8 139

4. Тактный полив: 1-150-200м, 2-0-150м 5560 5330 4,1 41,0 12,8 136

5. Полив по-отрезкам борозд длиной 25м 4850 4850 0 42,3 9,3 115

С. Постоянной" струей омагшь 401111011 подоГ. 5790 5340 7,8 41,5 16,4 140

7. Полив чороз мзкдурядьо 6060 5340 1 3,5 41,3 10,7 147

т =1,18 ц/га, тА =1,66 ц/га, Р=3,1£

I.

о А*«

3.

1906 г. (сорт хлопчатника Андижан-Э)

Постошшой отруой 6000 5925 11,4 34,4 12,2

Переменной струой 6070 5615 8,1 35,7 9,0

Полив по отрезкам борозд 50м с кротоиичаш

Полив по отрезка» борозд 100 м

5300 5550

5260 5255

2.3 5,0

37,6 9.С 35,6 7,0

192 170

143

3 53

IliXXLs-J." е ЛГС

5. Постоянной струей омагни- 5940 5270 12,7 36,9 4,9 161 чанной водой

т =1,87 ц/га, md =2,57 ц/га, Р=5,1$'

Примечание: в неоговоренных случаях дайна борозды 200 м,

Ороситольная норма также уменьшается, так как в первые два года после распашки почва имеет высокую водопроницаемость и поливы по длинным бороздам сопровождаются значительными потерями еоды на глубинную фильтрацию в головном отрезке борозд.

Урожай хлопка-сырца также снижается, однако остается достаточно высоким (сорт Ташкент-6). Его распределение по склоку длиной 200 м оказывается крайне неравномерным - коэффициент вариации в IS83 г. составил 13,3-22,6$, в 1985 г. 9,8-16,4$. Оно обусловлено разной степенью эродированности почв: в голове борозд почвы смытые, в конце - намытые. По величине среднего по длине борозд урожая хлопка-сырца в 1983 г. лучшими оказались варианты тактпого полива, в 1985 г. - варианты полива по отрезкам борозд длиной 50 м и по длинным бороздам омагничонной водой.

На основе результатов полевых исследований развита тоория бо-роздкового полива. Основные ее положения заключаются в обосновании допустимого расхода воды е борозду и устаношюнии закономерности движения струи воды по борозде.

Многолетними исследованиями установлена зависимость интенсивности смыва почвы в верхней части борозд за первый час полива ( ?л кг/ч):

1 , <.3 1,7

Л-ЗГЧ- 1 - (2.Г)

где а - удельная масса наносов, 2700 кг/м3; cj, - расход еодч в голове борозда; м3/ч; i - уклон поверхности зпмли вдоль борозд.

Из формулы (2.1) определяется допустимый пврлзмывеплдеП расход вода в борозду j ел?

Величина _Р, принимается в зависимости от михоостава пахотного слоя почвы: для легкого - 3-4 кг/ч; сродквго - 4-5 ;:,г/ч; тяжелого - 5-6 кг/ч.

Из опытов известно, что мутность потока поды i< боко-.'дч' р.-ковцу полива уменьшается, стромя-.ь к пуля. IIa этом «хиччшш мутность потока в момент времени t люттст бить u-ips-rniir. гпгютоотлп

P^-xiVI .р.,)

-ь 7* " '

причем параметр принимается равным 0,80; 0,75 и 0,70 для легких, средних и тяжелых по механическому составу почв.

Интегрируя внражение(2.3)при известном времени полива можно определить сроднило величину мутности потока

п 1 Г ^ л- ^ Я о ьЛ

По известному значению объема поданной в борозду воды и средной мутности потока определяется объем смытой почвы.

Элементы техники полива по бороздам можно получить также, представив расход воды в борозду как функцию гидравлических элементов потока

а,-иси-А—, ' г

где & - площадь поперечного сечения потока; V - скорость движения потока; А,oi.fi - параметры. Тогда

, о,"1 1-ы 1/

Я'Ар-г, у, -А-р

Я?

V

>

1

1Г )

(2.5)

Половыми исследованиями установлена зависимость

а) = 0,00032 (2>6)

Подставив оо параметры в (2.5), получим

(0,00032 3'33. (2.7)

Ноизвестная здесь величина допустимо"] скорости потока воды в борозде 1Гдоп определяется по известным формулам Ц.Е.Мирцху-лавы, М.С.Кузнецова, Для типичных сероземов допустимая неразмызаю-щая скорость потока поды в борозде может быть принята равной 0,2-0,3 м/с. Из получонптс по формулам (2.2) и (2.7) значений выбирается средняя величина допустимого расхода води. Этими но зависимостями молю воспользоваться для определения значений ^ и У~аоп . о _ Так, приравняв (2.2) и (2.7) т.е.-имея (—^-) ' =

3,33 „5 1 ,; .43

(0,00032 • Поп )' , ' получим хГА0„ ... Л

/ П. 3 * V: 17 '

¡-°>3 XI1'7 0,0003^

= 500 ^ 0,23 Г 0,03. (2'8'

Другим важным моментом теории бороздкогого полипа является

установление зависимости времени добегания потока вода в борозде ■ и длины добегания. Анализ результатов полевых исследований по изучению элементов техники полива по бороздам показывает, что скорость добегания струи воды по борозде можно выразить зависимостью р д

• (2.9)

где I - предельная длина смачивания борозды; X - длина добегания отруи за время t ¡А, - параметры. При времени подачи воды в борозду I ч

-%-1+А . (2.10)

В опытах установлены значения А =3,8 и<А=0,65. Подставив их в (2.9), получим п

(2.11)

Параметры А и сЛ в (2.11) соответствуют аналогичным параметрам двучленной формулы А.Н.Костякова го определению скорости впитывания в почву. По А.Н.Костякову

Приняв преобразуем (2.12) в

• (2.13)

Напшаом функцию, обратную (2.13);

' ^ (2.14)

Подставив емосто ср и умножив оба части (2.14) на 1с,

получим А-'- . А

X,- ¿Я / . ■

Параметры формулы (2.П) А= 3,3 и <Х=0,65, полученные путам обработки давни: по добоганию отруй в бороздах, практически одинаковы о параметрами двучленной формулы Л.Н.Костикова, применительно к почвам пониженной водопроницаемости сероземного пояса (А = 3,5; с< = 0,7).

Пошпе продольную длину смачиланпл

' (2.15)

где а - аирина мождурэдий, Ку - установившаяся скорость впитывания вода в почву, преобразуем (2.13) в

откуда '

' (2.17)

Из уравнения (2.16) можно опродолить длину добогания струи за время t

х ,___£____

* ' (2.18) .

В зависимости (2.17) и (2.18) явно на входит уклон местности. Для включения ого в схему расчета продольная длина смачивания борозди выражается как функиия активного смоченного периметра - / :

Тогда

'1фш ■ (2-20)

г"

Исследованиями гидравлических элементов борозд установлено = 0,77 0,52

} у ' (2.21)

Подставив (2.21) в (2.20), получил

я 0,23

Зависимость для определения времени добогания с учетом (2.20) и (2,21) получит вид

и после преобразования (2.23'1

з.»

+ - { 3 * 1 х«"у У

t - рЦ^-)

(2.24)

Как било установлено исследованиями, при движении струи вода по сухой борозде томпоратура воды повышается, оо плзкость снижается, скорость впитывания увеличивается. В результата анализа половых исследований получена зависимость для определения температуры воды в бороздо.

ьТ'ТЛ'Х*^ > (2'26)

где - температура води в расчетном створе борозды, °С; -температура воды в голове борозды, °С;. лТ - приращение температуры, °С; Тп - температура поверхности сухой почвы в слое 0-3 см; °0; 2'- затененность ложа борозды по оси потока в долях единицы; <\, - расход воды в конце борозды, м3/ч; И5 - длина борозды; к - температуропроводность почвы, для сероземов 0,001 м^/ч; - расстояние до расчетного отвора борозды, м. На основании изложенного в выражения (2.22) и (2.24) установившуюся скорость впитывания необходимо ввести с поправочным коэффициентом К?

х___, х ^ . (3.27)

Нричем'К? зависит от соотношения х и : если га

если =(о.з - о,б) Сс, то к, - 1,1 ;

если ' ? ^ то

Для типичны?: сероземов, как установлено исследованиями, длина борозды ( ) связана с длиной смачивания ( С ) соотношением

. (2.20)

где о(. = 0,41-0,5 .

Время полива определяется как сумма времени добпгап'-я ( tg ) . и времени увлажнения ( ^ )

, (2.зо)

где £ ^ ~ , (2.31)

Лу а е5

ТГИ - дефицит влаги расчетного слои почвы, м3; Щоз - объем воды па добегание ( Щоб - ), определяется по

(2.20).

Расход воды, сбрасываемой за пределы бороэц-1, ( (¡ф ) определяется по зависимости

где ц. - расход воды па доувлажнение почвы; У^ - объом воды на доувлажненио почвы;

' {2'33)

г,-г„-1гвл . (2.34)

Объем поданной в борозду воды ( У}р ) состоит из полезно

затраченной на увлажнение корнеобитаомого слоя почвы ( 1ГН ) и технологических потерь ( 1Гп )

• (2-35)

Последние складываются из потерь на испаренио воды во время полива ( Ксп ). потерь на поверхностный сброо ( ТГф ) и глубинную фильтрацию ( 1ГГЛ1Г )

С2-36)

при этом принимается г = к г (2.37)

исп *исп и »

(где Кисл - коэффициент испарения)

■ (2'ЗВ)

Тогда

, (2.39)

откуда можно определить потери поды на фильтрацию

Гю'Гп-аЬ+Гм + К»,) ■ (2.40)

В современных представлениях кпд техники полива по бороздам оценивается отношением полозпого объема воды к поступившему, т.о.

р _ Ун Уг/>- Удр- Упч-Учш , (2.41)

где ггн , 1Гс.р, УГ1,р, г^, уисл - объемы полезный, поступивший, сброса, глубиной фильтрации, испарения.

Однако во время полота по бороздам происходит размыв почвы, перврпепро.зелпшгс ее по длине борозд, выпос с поля. Установлено такчо, что при полил е происходит ноонцолпо потока воды растворимым" ияпдрлдт.нм'п удобрен::-;,;;! п вынос их с поля сбросной воде'.';. Л егго'-пеятп: условиях, когда тробопатш охраны окру,;.':! ¡лай среды де.тчт гтотгапони все игяяяпеттпмв моропвяя-

тия, представляется целесообразным оценивать поливц не по обще- • принятому критерию-" кпд полива, а по показателю эффективности полива Лэл :

Л„'?.?„?», , С2.42)

где - кпд полива; ?с„ -коэффициент смыва почвы; - коэффициент использования удобрений.

Коэффициент смыва почвы определяется по зависимости

п _ M4<¡n+NnoCT

(cn'f^H- ' при ^сн>Ыш*Ымп ,

?с„* 1 ■ "Р" (2,43)

Здесь NCM- масса смытой почвы за sed поливы; ИдоП- норма ошва, почвы за вегетацию; Nmn - масса поступивших с оросительной водой наносов.

Коэффициент использования минеральных удобрений при поливах определяется по соотношениям

г, /7?... л/1 + J

?иГ тмя ■ П'тЫн>тз»п*тмст .

?„ '1, при т^ Шят ♦ тМСТ . (2.44)

Здссь figjp ' - допустимая норма выноса удобрений; тпм:Т - масса удобрений, поступивших с оросительной водой; гпВ6Ш - масса выне-санних со сбросной водой удобрений.

Нзйдошше в результате расчета элементы техники полива по бороздам должны обеспечивать промачиванио почвы н конце борозди на глубину не менее 0,85 расчетной, которая в фазы бутонизации и созревания хлопчатника составляет 70 см, в (Тазу цвотения-ллодо-образования 100 см.

Глубина промачивания почвы зависит от водно-физических свойств - предполивной влажности и влажности при наименьшей вла-гоемкости, a также от размера поливной нормы и определяется по зависимости

Í--W-V ' (2-45)

где ш - поливная норма, см; wm , w^, - объемная влажность почвы при наименьшей влагоемкости и продполивная платность, в долях единицы.

Поливную норму или слой впитавшейся поды можно найти из ин-

тагральной формулы А.Н.Костяйова.

-РЗГ^). (2.46)

Расчэт заваршаатся определением степени равномерности увлажнения почвы по длине борозды, для чего в равномерно распределенных по длине борозды створах находится глубина промачивания.Количество створов не должно быть меньше 5. Для полученного ряда вычисляются среднео значение глубины увлажнения (Л ) -

Л".-^ , (2.47)

среднее квадратическое отклонение (с ) -

, (2.48)

коэффициент вариант глубин увлажнения ( V ) -

g Ь

(2.49)

Коэффициент равномерности увлажнения почвы по длино борозды {Кр)~

Kp-1-V (2.50)

не должен быть шгао 0,85.

По разработанной методике определены основные элементы техники полипа хлопчатника по бороздам дая староорогааемих типичных сероземов (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Элементы техники полива хлоотатпика по бороздам для староороыаемых типичных сероземов (полив постоянный струой нормой нетто 1000 и"1 /га, при ширине междурядий 60 см)

Уклон земля

Р.ПТ С, 02 О, СО

допустимая скорость движения потока род;,! в борозде, м/с

Расход води в борезду л/с

реке— мепдуо-

MJJii

еэс 1пт1-шл

(по г—ла США "

^СОбЗ }

борозды,п

Время, ч

до бегания

полива

Полир ная норм; брутто, м3/га

КПД борозди

Т"

0,2? 0^27 f- :>г,

С, 20 (1 т.ч

V р O-J

0,32

I- от

МО ICQ

1.,0 2,1 2,0

13,0 I23U U,Ы 13,4 1320 0,76 15,0 1330 0,75

гц.

I 1 2 3 1 4 5- 1 6 1 ? 1 8 1 9

0,04 0,26 0,095 0,16 80 2,0 19,0 1350 0,74

0,05 0,25 0,08 0,13 70 2,0 19,0 1300 0,77

0,06 0,25 0,07 0,11 60 1,9 19,2 1340 0,75

0,07 0,24 0,065 0,09 55 2,0 19,2 1360 0,73

Рекомендуемые расходы воды в борозду существенно меньше расчетных. И вместе с том вследствие несовершенной технологии полива постоянной струой ЮЩ борозды недостаточно высоки.

Учитывая, что на заселенных дождевыми червями орошаемых землях при дискретном увлажнении почвы скорость впитывания воды возрастает, появляется реальная возможность повысить качество полива путем прерывистой водоподачи повышенными расходами воды. -

Особенность дискретной технологии полива состоит в том, что перерыв между первым и последующей серией импульсов должен быть длительным и приурочен к ночному времени. Каждый последующий импульс производится струей с расходом воды на 25-30;? превышающим первоначальный, а интервал меиду импульсами соответствует времени подачи воды.

Расчетные элементы техники дискретного полива по бороздам представлены в табл. 2.3. С учотом времени перерывов между тактами - ночного и дневных, увеличивающих продолжительность поливов, в размер поливных норм брутто дополнительно включены потери воды на испарения с увлажненной поверхности почвы в объеме 50 м3/га.

Как показывают расчеты, КПД дискретного полива существенно выше КПД полива о постоянной водоподачей - минимум на 7 (при уклоне земли 0,01) и максимум па 17 пунктов (при уклонах земли 0,04 и 0,07), потери воды составляют 8-125?.

Таким образом, воздействуя на деятельность люмбрикофауны с помощью различной технологии увлажнения корнеобитаомого слоя почвы, можно добиться розного увеличения КПД бороздкового полива до уровня, соответствующего конкурирующим способам полива -внутрипочв онного, капельп ого,

На основа проведенных полевых исследований и разработанной методики раочота определена эффективность различите видов технологии бороздкового полива (табл. 2.4). Максимальные значения показателя эффективности полива - 0,89, соответствуют совершенной технологии полива - дискретной по коротким отрезкам борозд.

Таблица 2.3

Элементы техники полива при дискретной подача еоды б борозды (полисная норма нетто 1000 и3/га)

Г! Л О 'I б с роз- Параметр: са (д,. = паевого ::.шуль-0,015 м/ч) Параметры послед; импульсов (К,. = /етк , 5,02 м/ч) Количество импульсов Бремя зо депо дачи, ч Поливная норма брутто, м3/га бороз да

Л г— » __ расход • вода а оо^озду, Л/с . сре:,л добега-НЛЯ, ч норма до бегания, м3/га расход. воды в борозду, л/с время подачи вода, ч ¿одопо-дзча, м3/га

о ~.т 190 0,3 2,5 240 0,33 2,7 280 4 10,6 ИЗО 0,88

<~ п о 3,1 265 0,25 3,0 386 п ю,з. 1020 0,92

С ,03 1С0 С,13 2,0 160 0,14 3,6 300 4 12,8 Шб" 0,90

0,04 <20 0,095 2,0 140 0,12 3,35 300 4 12,1 ибо • 0,91'

0,о5 •7 С 0,С8 о т 140 0,10 3,5 300 4 12,6 ПОСТ... 0,91

0,06 30 0,07 2,5 175 0,09 3,3 290 ' 4 12,4 1090' 0,92

0,С7 50 0,065 ' 2,0 160 0,07 2,9 245 5 13,6 шр' 0,90

Таблица 2.4

Эффективность бороздкового полива с различной технологией на землях-с уклонами 0,01-01

Индекс Поливноо Средняя Коэффициент Йоказа-

технологии полива устройство, обеспечивающее длина борозд полезного ошва почвы использования удобрений тель э$ тивност

технологию полива (отрезков), м действия полива

полива

I 2 3 4 ' 6 7

1-20

I 1.А.аоЧ гибкие трубо- 200-90 0,81 0,70 0,85 0,48

2 1,А,ч>1 проводы, 240-180*0,80 0,90 ' 0,90 0,65

3 Г.А.а} 2 жесткие 0,82 0,95 0,90 0,70

4 Г.А.а^З передвижные 0,82 0,96 0,90 0,71

трубопровода, 0,95

5 Г.А.а} 4 стационарные 0,82 0,90 0,70

6 1,А.б^ I жесткие и 200-90 0,81 0,96 0,90 0,70

7 1.А.б>1 гибкие, передвижные жесткие 240-180 0,80 0,92 0,90 0,66

8 1.А.6 Р 2 переносные и 0,82 0,96 0,92 0,72

и гибкие 0,82 0,97 0,92 0,72

9 1.А.6 поливные

10 1.А.б>4 лотки 0,82 0,96 0,92 0,72

II 1.Б.аЛ 20.0-90 0,84 0,80 0,89 0,60

12 1.Б.ар1 240-180 0,82 0,92 0,90 0,68

13 1.Б.а>2 II 0,84 0,96 0,92 0,74

14 1.Б.а>3 (1 0,84 0,97 0,93 0,76

15 I .Б.аМ . 4 0,04 0,96 0,92 0,74

16 1.Б.6Л 200-90 0,85 0,85 0,90 ' 0,65

17 1.Б.б>1 240-180 0,84 0,92 0,90 0,70

18 1.Б.б>2 к 0,86 0,96 0,92 0,76

19 1.Б.б/.3 н 0,86 0,97 0,93 0,78

20 1.Б.6Н и 0,86 0,96 0,93 0,77

21 П.А.аЛ ТКП-90 с са- 50-25 0,90 0,97 0,97 0,85

22 П.А.аа2 мотечной во-долодачей II 0,92 0,97 0,97 0,87

23 П.А.а^З гибкий тр-д+ поливной лоток 150/5070/25 0,85 ■ 0,96 0,97 0,79

24 П.А.аЯ ТКП-90 50-25 0,91 0,97 0,97 0,86

25 П.А.а^2 ТКП-90 50-25 0,92 0,97 0,97 0,87

26 П.А.а^З гибкий тр-д + I50/50-

поливной лоток 0,80 0,97 0,97 0,81

70-25

27.

Продолжение таблицы 2.4.

I 2 1 з 1 4 5 6 1 7

27 II.A.aj4 то не 150/5070/25 0,85 0,97 0,97 0,80

28 П.А.6Д1 ТКП-90 50-25 0,92 . ,0,98 0,98 0,83

29 И.А.СН2 то же M 0,93 0,98 0,98 0,89

30 П.А.б^З гибкий тр-д+ 150/50-поливной лоток 70/25 0,87 0,97 0,97 0,82

31 П.А.б.61 ТКП-90 50-25 0,93 0,98 0,98 0,89

32 П.А.б>2 ТКП-90 50-25 0,93 0,98 0,98 0,89

33 п.л'.б>з гибкий тр-д+ 150/50-поливной лоток 70/25 0,87 ' 0,97 0,97 0,83

34 П.А.6^4 п.п.34-40 то ÎX0 " 0,86 0,97 0,97 0,81

35 П.Б.аЛ то же tf 0,88 0,98 0,80 0,85

36 П.Б.а>1 то же ft 0,88 0,98 0,98 0,85

37 П.Б.а>2 то ¡¡со tt 0,88 0,98 0,98 0,85

30 П.Б.СН1 то же tl 0,87 0,98 0,98 0,84

39 П.Б.бЛ то ко M 0,87 0,98 0,98 0,84

40 П.Б,б]>2 то же tt 0,87 0,98 0,98 0,84

Примечание. Для земель с уклоном 0,0075-0,01

хх; А _ непрерывная, Б - дискретная водоподача, a - полив

постоянной, б - полив переменной струен, - подача воды в каждое междурядье, fi - подача вода через междурядье,- в нижней части борозд заложены кротовины, fi I - перерод струи из уплотненных борозд в иоуплотненные,fi 2 - то но, неуплот-нашше борозды о кротовинами, fi 3 - то же, кротовины преры-вистыо, fi 4 - полив по ноуплотненным бороздам с кротовинами и предварительной замочкой головного отрезка борозд.

3. Разработка и испытанно поливных устройств

Для орошения хлопчатника и сопутствующих культур с соблюдением рекомендованных технологий важное значение приобретает вопрос конструкции полипных устройств. Так как по прогнозам .основным способом в хлопкоподзтва остается поверхностный полив, а поливных устройств дпл оаспрадоления воды мезду бороздами, отвечающих сов-рочеши'л требованиям и обоснованные теорией и практикой орошения, недостаточно, появилась необходимость н ртзплбпт'<е я пегц'тэнпи таких устройств поиквичтольпо к землям с большими уклонами местности, Рэзрэбопшшо и лесиодоваинмо устройстиэ относится к двум вятегорзгч: cTfiTJO"apH.'To к исседтгопв.

К стационарным устройствам отнесены автоматизированные по- ' ливныа лотки, к передвижным - переносные жесткие и полужесткие лотки, гибкие, жесткие, полужесткие и комбинированные трубопроводы, колесные трубопроводы. Все эти устройства - самотечно напорные. ; ...

.Автоматизированные поливные лотки (АШ1) конструкции САИМЭ и САНЖРИ просты по конструкции, обеспечивают возможность проведения поливов при рабочем (подпертом) режиме и транспортирование воды при транзитном режиме.■ Исследованные в совхозах "Социализм" и, им. Г.Гуляма (Голодная степь) АПП построены с высокой точностью, однако распределение в них расходов води между бороздами крайне неравномерное - коэффициент вариации расходов воды в борозду достигает 68,7$. Исследованиями работы А1Ш в совхозе . "Социализм" установлена причина большого колебания расходов воды - это непостоянство напоров воды над осью водовыпусков, диаметров выходных отверстий водовыпусков и формы водовыпусков.

. По результатам исследований предложена конструкция АПП с нулевым' уклоном дна и линии водовыпусков, причем нодоныпуски должны быть регулируемыми. Для обоснования качества распределения воды между бороздами рекомендована зависимость коэффициента вариации расходов воды в борозда (Кв) от скважности АГШ ) и относительного напора воды над водовыпусками ('Ь07Н.)

0,04 , -/,72

Потн ■ П-Г)

Разработана конструкция передвижного поливного трубопровода из алюминиевых труб диаметром 100, .125, 160 мм с шаровыми соединениями. Для обеспечения равномерной раздачи поды по фронту полива трубопровод разбивается на несколько участков, имеющих свою ¡.точку водозабора из канала. Длина ого зависит от соотношения -расходы воды в борозду и ширины междурядий, диаметра трубопровода, напора воды и определяется по графику, построенному по уравнению, описывающему'движение потока переменно;! массы. Общая длина трубопровода- соответствует тяговому усилию шасси, с помощью которого он перемещается по полю и собранном состоянии.

Разработана конструкция бнстросбросного соединения полимер-нометаллических труб с гладкими торцами, которые позволят собирать их п одну линию и также, с помощью'шасси перемещать их но полю. Оспастка'йестких и полужестких' труб спешил ышии ролик о- ' выми опорами"позволяет создавать комбинированные полнвнмо трубопровода! - гибкий-и жесткий (полужестки';) . 'Перед транспорт ппопкой такого поливного устройства гибки1,] кгачпг учяэдмнлятси' ногчрх

жесткого и в таком вида осуществляется перевозка устройства по полю. В качество шасси может быть использована усовершенствован-, ная приводная четырехколесная тележка от ДКШ. "Волжанка" о увеличенной в два раза скоростью движения. • ■

Для полива хлопчатника на землях ,с большими, уклонами местности разработаны две конструкции передвижного поливного лотка -. жесткий и полужесткий. В первой конструкции звенья лотка собираются в стопку, и раскладываются в'линию дистанционно, .перемещаются целой линией. Во второй конструкции предусмотрены три возможности регулирования расходов воды в борозду - на каждом.водовы-пуске,.измененном напора воды в1каждом звоне путем придания'се-юнию потока и лотка определенной формы, а также созданием искусственного подпора гибкой перемычкой. Звенья- лотка быстро собирается в линию и разбираются. Для их перевозки используется специальная тележка, буксируемая упомянутым шасси.

Для полива хлопчатника по коротким отрезкам борозд разработан ¡олеоный трубопровод типа ТКП-90, с самотечной подачей воды в ¡орозды. В этой конструкции алюминиевый трубопровод, являющийся >сыо машины, служит только для перевозки двух линий гибких поли-нилоновых транспортирующих трубопроводов диаметром 200 м, трой-1иков и поливных гибких трубопроводов диаметром 150 мм с регули-lyoMUMii водовнпусками. Boa описанные конструкции прошли проиэвод-твенные испытания и намечена область их применения в соответст-ни с разработанной технологией полива (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Техническая характеристика и область применения разработанной и исследованной поливной техники

Вид поливной техники

Напор, КПа

Расход Технология полива, _ индекс

I

2 3 _4

. Стационарный лоток автоматизированного полива (АПЛ)

б/а до 200 1АаЯ

IAaJJl-IAaj? 4 IEoil

'IEaSl-IEa в 4

, Передвижной поливной трубопровод из алкшниепых труб с шаровпми соединениями диаметром 125, 150 f«M

5-Ю и до 20 1А6Л-вышо IA6.M-IA6

IA6.M-IA6.p 4

Передвижной поливно"! трубопровод из полгиюоно-тетал^'л^оокпх труб пиамегпои [';>'), 250мм

5-Ю и до 20, 1А6Я

"ншз lAosi

1Ао_э1-1Аб.& 4

'Продолжение таблицы 3.1

GZtZIIZZZ

4. Передвижной комбинированный полив- 5-Ю и до 50 IE6WE

ной трубопровод (гибкий диаметром выше 1Ббе>1-1Бб>4

200-250 мм длиной 60 м и жесткий (алюминиевый) или полужесткий (полимерно-металлический) диаметром 150 aim л длиной 60 м)

5. Передвижной жесткий поливной ло- до 5. ток (алюминиевый)

6. ПередвижноИ полужесткий поливной 5-10 лоток (полимерно-металлический)

до 8 ПА^З ПАаьЗ ПАб* 3 11Аб)3-ПБб?2

до 30 1А6Ь<1

IA6jtf-IA6£4

до 50 такая же как и в п.6

8, Колесный передвижной трубопровод КПТ-80

7. Передвижной поливной комплект- 5-Ю гибкий трубопровод и алюминиевый и выше лоток, гибкий трубопровод и полимерно-металлический лоток

5-10 и до 80 по коротким выше отрезкам борозд - ПА,ПБ 4. Закрытая оросительная сеть в предгорной зоне _хлопкосеяния_

Важной составной частью оросительной системы является оросительная сеть. Для предгорной зоны наиболее приемлемой является закрытая оросительная сеть, обеспечивающая максимальное использование земли и воды. В Узбекистане получили распространение два типа закрытой оросительной сети (ЗОС) - самотечно-напорная или гравитационная или система трубопроводов с заданным начальным напором, и с механической подачей воды или гидравлический комплекс "насосная станция - закрытая сеть" - система трубопроводов с пезаданным головным напором.

Задача по выбору оптимальных технико-экономических параметров оамотвчно-напорной закрытой оросительной сети с заданным начальным напором решается методом линейного программирования.

При стоимости I км трубопровода j -го диаметра, уложенного на t -ом участке, G ¿j , функцию цели, выражающую строительную стоимость сети л стромящуюся к минимуму, можно представить в следующем виде:

^ ' (ч.О

хда: - множество индексов j-х стандартных диаметров труб, пригодных дап уклацки на L-ом участке сети; xij- - переменная, представляющая часть длины L -го участка о трубами j -го диа-.натра.

Переменные X^j должны удовлетворять следующим ограничениям, продиктованными условиями задачи.

1. Суммарная протяженность труб различного диаметра-в пределах каждого расчетного участка должна равняться его длина. Это условие выражает баланс дайн участков и записывается в вида уравнения

. Ж. х -[. ," L- bZ,.:.,n . (4.2)

J 6j¡ у l

2. Второе условие должно выражать требование равенства потерь напора располагаемому вдоль каждой линии напору

Здесь Нг - располагаемый напор в г -й линии; Зг- множество индексов i -х участков, входящих в г -ю линию; h¿j - гидравлический уклон на I -ом участка с трубами J -го диаметра;

hij^ij - потери напора на t-ом участке с трубами j -го диаметра.

3. При пересеченном рельефе местности по трассам линий могут наблюдаться участки с обратным уклоном, а танже точки перегиба. Для обеспечения необходимого пьезометрического напора нужно ограничить потери напора на части линии от точки питания до граничной точки:

ЛМ^Ч. кч,г,...,Ъ, C'i.'O

Itfpjc.7¿ J J

где Нн - разность пьезометрических отмоток точек питания и граничной.

Индекс К указывает на принадлежность участков К-му маршруту.

4. Переменные не должны быть отрицательными - (4.5)

Методика расчета была апробирована на примера сети трубопроводов Экинтекинской системы.

Анализом проектных и полученных расчетом технико-экономических показателей установлено, что удельные капитальные вложения в строительство сети (боз сооружений) составляют 478,2 и 391,5 руб/га (экономия 86,7 руб/га или I8,4,t).

В качестве объекта исследований ЗОС с механической подачей еоды выбрана Тгарякурганская счстама, построенная по проекту Уз-гипроподхоза. На этой cid теме исследован ражим работы насосной станции и установлены значения коэффициентов неравномерности подачи Йи.цн: Час иной - ог =1,025, суточное - ai = 1,225 и сезонной - а0 = 1,18. По ртвм даппга определен коэффициент неравно-марностл расходования электроэнергии у = 0,31.

В настоящее время .в проектах и нормативных документах этот ■ коэффициент принимается равным I, т.е. не учитывается зависимость режима работы системы от водообеспечонности источника орошения и технологии поливов.

Для расчета параметров разветвленной сети использован метод "фиктивных" расходов Л.Ф.Мошнина, согласно которому фактический расход линии заменяется "приведенным" расходом, определяемым по выражению 1

/ Э \ лч / У \~п+Т , .

где Э и Э1 соответственно экономические факторы, фактический и табличный; £},- расчетный расход воды линии; X - "ситуационный фактор", характеризующий роль данной линии в работе сети; п -показатель,степени в одночленной формуле определения потерь напора ( -рег ) . По^0из таблиц "предельных" расходов подбирается оптимальный стандартный диаметр труб. Нахождение значений X предполагает предварительное распределение "фиктивного" расхода, равного I, в соответствие с I и П законом Кирхгофа и составление системы нелинейных уравнений относительно Х.В работе предлагается решать такую систему методом градиента с использованием ЭВМ.

Описанная методика определения диаметра труб и потерь напора была использована для расчета сети с различными схомами - тупиковой и разной степени сложности кольцевой. Для каждой из них по известным значениям протяженности труб, .диаметра и потерь напора опрлделялся криторий сравнения - приведенные затраты комплокеа. "насосная станция - закрытая сеть": минимальные затраты соответствуют кольцевой закрытой оросительной сети, которая к тому ко более надежна в работе.

ЗАКЛШЕНИЕ

I. На староорошаемых севооборотных хлопковых полях зоны типичных сероземов содержится значительное количество дождевых чорвей, которые улучшают агрохимические и водно-физические свойства почвы. Корнообитаамая толща почвы пронизана их ходами, станки которых длительное время сохраняют устойчивость. Во время проведения вегетационных поливов дождевые чорви поднимаются на поверхность ' почвы открывая доступ воде в многочисленные ходы, вследствие ото-• го процесс инфильтрации вода в почву развивается по своеобразной закономерности: некоторое время в начале увлажнения скорость инфильтрации снижается, иногда достигая стандартного значоччя, обус-

ловланного механическим составом-почвы, затем,- после выхода дож-1 девых червей на поверхность происходит розкоа повышение скорости инфильтрации, соответствующее заполнению ходов водой. Далее наступает период стабилизации скорости впитывания на уровне, значительно превышающем норму.

2. Исследования показали, что установившаяся скорость инфильтрации зависит от количества дождевых червей. В хлопково-люцерно-вых севооборотах численность дождевых червей изменяется по годам ротации: на люцерниках их количество растет по годам, достигая максимума к концу третьего года возделывания; на хлопковых полях оно уменьшается с каждым годом после распашки люцерны. Установлено, что на засоленных, промываемых сплошным затоплением.почвах, и на рисовых полях дождевых червей нет.

3. Установленную для заселенных дождевыми червями почв динамику инфильтрации необходимо учитывать в теории и практике бо-роздкового полива. Период полива необходимо разделить на две фазы, первая из которых - период добегания вода по борозда - характеризуется теоретическими положениями, разработанными А'.'Н.Костиковым; вторая - с повышенной скоростью инфильтрации, определяемой численностью дождовнх червей, характеризуется увеличенным расходом воды в борозду.

На равномерность увлажнения почвы по длине борозд оказывает влияние температуры воды. Кон установлено исследованиями, в прод-горной зоне хлопкосеяния, вода в пределах борозды имеет различную температуру: в голове 12-16°С, я конца до 30-32°С. Для уточнения теории бороздкового полива предложено учитывать также тепло-* физические свойства почвы, динамику освещенности ложа борозд, тем-тературный фактор.

4. Оценку качества полива необходимо проводить с учетом обес-:ечешш охраны окружающей среды. Разработанная методика предус-итриваот максимальное использование в пределах ддины борозды шосительной воды и минеральных удобрений, устранение смыва почни Теоретически это учитывается показателем эффективности поли-ш - произведением КПД полива, коэффициента смыва почвы и коэффициента использования минеральных удобрений.

Исследованная технология полива хлопчатника по бороздам покоила, что высокий показатель эффективности полива достигается :рп использовании совершенний техники полива, создании условий ля повышения водопроницаемости почв по длина борозд, регулиро-ания. маптодыюстп поччониой фауны.

5. Для осуществления высокопроизводительных и качественных i поливов о соблюдением природоохранной тохнологии поливов по бороздам на землях с большими уклонами местности рекомендуется применять стационарные и передвижные поливные устройства. Стационарные устройства -г. железобетонные лотки автоматизированного полива -рекомендуются для поперечной и комбинированной схем полива; передвижные поливные лотки,, трубопроводы (жесткие и полужесткие), комбинированные поливные устройства - гибкий и жесткий поливные трубопроводы, а также передвижные самотечно-напорные колесные трубопроводы рекомендуются для продольной схемы полива на базе открытой и закрытой оросительной сети.

6. Закрытая оросительная сеть (ЗОС) из подземных трубопроводов в предгорной зона хлопкосеяния должна стать основным элементом внутрихозяйственных оросительных систем. Она должна быть экономичной и надежной при эксплуатации.

Преобладающее распространение- в предгорной зоне получают ЗОС самотечно-напорныа или ЗОС с заданным начальным напором. В таких системах'с поверхностным поливом весь напор попользуется на пре-одолоние сил трения воды о станки труб. Разработанная методика расчета предусматривает выбор оптимальных диаметров труб по минимуму строительной стоимости с учетом соблюдения ряда гидравлических условий. В такой постановке задача сводится к основной задача линейного программирования и решается симплексным методом на ЭВМ. .

В Узбекистане часть ЗОС представляет ообой гидравлический комплекс "насосная станция - закрытая сеть". Для его расчета за основу взят матод "фиктивных" расходов, уточненный с уютом особенностей орошаемого земледелия. В таком комплексе важное значение приобретает конфигурация сети. Установлено, что в ЗОС водоводы младшего порядка, работающие поочередно, по водообороту, экономично закольцовывать.

Перечень публикаций по материалам диссертации.

1. Применение электронно-вычислительных машин при гидравлическом расчете закрытых оросительных систем. - Труды БШШПШ, т.46, 1966, с. 285-293.

2. Электронно-вычислительные машины устанавливают оптимальные схемы оросительной сети. - "Хлопководство", 9, 1968, с. 43-46

(в соавторстве).

3. Технико-экономические показатели закрытых оросительных'систем при кольцевании трубопроводов. - "Гидротехника и мелиорация",

№ 7, 1969, с. 48-53 (в соавторства). ' ' ■

4. Выбор оптимальных диаметров оети самотечно-напорных трубопроводов закрытых оросительных систем на примере Экинтекинской оросительной системы. - Тезисы докладов на совещании научных работников и специалистов сельского хозяйства по проблеме "Пути повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства в орошаемом земледелии", Ташкент, ,1973, с. 78-80.

5. Экономическая эффективность капитальных вложений в переустройство внутрихозяйственных гидромелиоративных систем Кашкадарь-инской области. - Там же, с. 112-114 (й соавторстве).

6. Экономическая эффективность капитальных вложений в строительство совершенных внутрихозяйственных гидромелиоративных систем. - Тезисы докладов Ш Всесоюзной межвузовской научной конференции по экономической эффективности капитальных вложений

и финансированию ирригации. Ташкент, 1974, с. 158-160 (в соавторства).

7. Технико-экономические и гидравлические "исследования параметров закрытых оросительных систем Узбекистана. - Сб. "Техническое совершенствование оросительных систем", Труды ВАСХНИЛ, "Колос", М., 1977, с. 132-137. "

8. Гидравлический фактор и прочность самотечных трубопроводов. -"Строительство трубопроводов", й 8,- 1977, с. 18-20.

9. Техника и технологические схемы полива. - "Хлопководство", 15 6, 1977, с. 39-42 (в соавторство).

10. Орошение хлопчатника с помощью поливных трубопроводов. -"Хлопководство", Я 5, 1980, с. 29-31 (в соавторства).

11. Водовыпуск для поливных лотков и трубопроводов. - Авторское свидетельство ]г 793496 (в соавторство).

12. Закрытые оросительные системы. - Монография "Ирригация Узбекистана", т.1У, "Наука", Ташкент, 1980, с. 114-119.

13. Исследование элементов техники полива по бороздам на землях о большими уклонами. - Материалы X конференции молодых ученых Узбекистана по сельскому хозяйству (секция гидротехники, орошения, мелиорации и ирригации), Ташкент, 1980, с. 16-19 (в соавторство).

14. Исследование гидравлического удара в водораспрэделитольнсй сети.,- Там с. 153-159 (в соавторстве).

15. технико-экономические ойнозп переустройства гидромелиоративных систем. - Монография,■"Узбекистан", Ташкент, 1982, 8 п.л. (гз еозвторзтпе).

16. Влияние дождевых червей на водопроницаемость почвы (порепе-' чатана в США). - "Почвсведение", № I 1983, с. 64-67 (в соавторстве) .

17. Динамика впитывания воды в почву на староорошаемых землях хлопковой зоны. - "Доклады ВАСХНИЛ", Г I, 1983, с. 39-40 .(в соавторстве),

18. Пути совершенствования оросительных систем. - "Хлопководство", & 12, 1983, с. 36-73 (в соавторстве).

19. Состояние и перспективы развития автоматизированной системы управления поверхностным поливом хлопчатника (обзор). -УзНИИШИ, Ташкент, 1983, 2,5 п.л. (в соавторстве).

20. Внутрипочвенноа орошение хлопчатника на темных и типичных се розомах. - Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности использования ороси тельной воды и производительности труда на поливе", Ташкент, 1984, с.,44-45 (в соавторстве).

21. Способы дифференцированной обработки ложа борозд для обеспечения качественного полива. - Там же, о. 45-46 (в соавторство).

22. Совершенствование техники полива хлопчатника по бороздам в предгорной зоне хлопкосеяния, - Там же, с. 52-53 (в соавторства).

23. Дождевание хлопчатника и люцерны в предгорной зоне хлопкосеяния. - Там же, с. 53-55 (в соавторстве).

24. Динамика впитывания воды в почву. - Тезисы докладов республиканской конференции "Гидродинамика многофазных срод и ее приложения к нефтедобыче и орошению", Ташкент, 1984, с.8

(в соавторстве).

25. Передвижной поливной лоток. - Авторское свидетельство А' 1099898 (в соавторства).

26. Укатчик поливных борозд. - Авторское свидетельство !<" 1116987 (в соавторстве).

27. Рекомендации по расчету оптимальных параметров системы внутг почвенного орошения. - Изд. "Фан", Ташкент, 1985, I п.л.

(в соавторстве).

28. Укатчик поливных борозд, - Дополнительное авторское свидетельство II1 1116987 (в соавторстве),

29. Эффективность полива хлопчатника дождеванием с помощью аппаратов различной конструкции. - Труды ОоюзНИХИ, вып. 58 "Дождевание хлопчатника и сопутствующих культур", 1985, о.80-80,

30. Влияние численности дождевых червей на водопроницаемость сероземов.-"Почвоведение", К 12, 1985, с. 63-86 (в соавторство),

31. Жизнедеятельность почвенной фауны как фактор увеличения инфильтрации при поливе. - "Мелиорация и урожаи", 3, 1966, с. 32 (в соавторстве).

32. Динамика впитывания воды в почву при поливе по бороздам. -В кн. "Гидродинамика многофазных сред". Изд. "Фан" УзССР, Ташкент, 1987, с. 50-53 (в соавторстве).

33. Методическое руководство по определен™ влагозапасов в почво-грунтах нейтронным влагомером ВНП-1 "Электроника". - Госагро-пром УзССР, 1988, 1,6 п.л. (в соавторстве).

34. Рекомендации по орошению культур хлопкового севооборота водо:!, обработанной магнитным полем. - Госагропром УзССР, 1988, 0,6

п.л» (в соавторства).

35. Рекомендации по орошению хлопчатника широкозахватными поливными машинами. - Госагропром УзССР, 1988, I п.л. (в соавторстве) .

36. Конструктивные особенности внутрихозяйственных оросительных систем Лдизакской-степи. - Тозиси докладов республиканской конференции "Повышение эффективности использования мелиорируемых земель Узбекистана", Навои, 1988, с. 53-54 (в соавторства) .

37. Совершенные оросительные? системы в хлопководства Узбекистана. - Там же, с. 79-80 (в соавторстве).

38. Ускоренный метод определения влагозапасов почвогрунтов. -Там не, с. 80-81 (в соавторства).

39. Орошение хлопчатника при интенсивной технологии его возделывания. - Тезисы докладов республиканской конференции по повышению эффективности интенсивной технологии воздолнвэкпч культур хлопкового комплекса. Андпжан, 1969, с. 137-138.

40. Способ соединения звеньев поливных труб. - Авторскоэ свидетельство >!■ 1570425,

41. !Плгтянгго Д01ЩЗВЫХ червой на агрохимические и водно-физические свойства орошаом'к сорозапов. -„Почвоведения", № 12, 1909, о, ¡79-83. (в соавторство).

40 п1--------------------------------* _ „„ н пплшпннп

'*<«» ; ±иир'.з .ш-цг^ии а и и ра J а шшии'иш а

латника по бороздим в предгорной зоне хлопкосеяния. - Тозисм ¡республиканской конференция "Тооратичпскиэ п практический оо-|поэч водосберегащей тех нологпи ороианил свльскохозчЯстооп!",'<' ¡культур". Ургенч, 1950, с. 13-15.

43. Влияние дождевых червей на водопроницаемость сероземов. - • „Земледелие? № 5, 1990, с. 44-46 (в соавторстве).

44. Теоретическое обоснование .полива хлопчатника по бороздам на землях с большими уклонами местности. - Труды СоюзНИХИ "Поливы и агротехника", вып. 66, 1990, с. 51-61.

45. Технологические параметры орошения хлопчатника по бороздам на староорошаемых типичных сероземах. - Там на, с. 61-67.

46. Водосберегающая технология. - Кинофильм, "Узкинохроника",

1990.

47. Орошение хлопчатника широкозахватным колесным трубопроводом, г Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции "Проблемы комплексного использования и охраны водно-земельных ресурсов в бассейне Аральского моря, Ташкент, 1990, с. 21-22.

48. Прогнозирование водопроницаемости староорошаемых сероземов

по численности дождевых червей. - Тезисы докладов ХУ Всесоюзного совещания "Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покро--ва," М., 19Л, с. 18.

49. Дождевые гяш и водопроницаемость почвы. - Хлопок, !'■ I, 1991, с. 53-54 (в соавторстве).

50. Орошение хлопчатника трубопроводом ТКП-90. -"Хлопок", й 4,

1991, с. 41-44.

51. Полив хлопчатника гибкими трубопроводами. -„Хлопок", Я1 5, 1991, с, 52-57. (в соавторстве).