Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение надежности регулирования водного режима пойменных почв на фоне закрытого горизонтального дренажа

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Повышение надежности регулирования водного режима пойменных почв на фоне закрытого горизонтального дренажа"

Госкомиссия СМ СССР по продовольствию и закупкам НОВОЧЕРКАССКИЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА» ИНЖЕНЕРНО-МЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ им. А. К. КОРТУНОВА

На правах рукописи УДК.631.671.1:631.445.12:626.86

ГАВРИЛЬЧЕНКО ВЛАДИМИР ЗИНОВЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЙМЕННЫХ ПОЧВ

НА ФОНЕ ЗАКРЫТОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ДРЕНАЖА

Специальность: 06.01.02. — «Мелиорация и орошаемое земледелие»

АВТОРЕфЕРА.

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск — 1990

Работа выполнена в лаборатории режимов орошения ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института орошаемого земледелия и овощеводства.

Научный'руководитель - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Скургуя А. Г.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Снеговой B.C., кандидат технических наук, доцент Парков Ю.А.

Ведущая организация - Молдавский государственный институт по проектированию водохозяйственного строительства (Моадгипровод-хоз).

Защита состоится и 12.* октяЪрА 1990 г. в /с> час, на заседании специализированного совета К.120.76.01 в Новочеркасском ордена "Знак Почета* инженерно-мелиоративном институте им. А.К.Кортунова, по адресу: 346409, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, III, НИМИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИШ. Автореферат разослан "7 " Я 1990 г.

Отзывы на автореферат просим направлять ученому секретарю специализированного совета. ,

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

В.П.Науменко

ВВЕДЕНИЕ

Одной из наиболее приоритетных задач настоящего периода является увеличение производства продуктов питания. Все острее становятся задачи охраны окружающей среды, внедрения ресурсо-и энергосберегающих технологий. Большой удельный вес в решении этих вопросов занимает мелиорация.и, в частности, орошение.

Развитие мелиорации неразрывно связано с вопросами ^охранения и повышения плодородия почв, уменьшения загрязнения поверхностных и грунтовых вод, возрастания дефицитов пресной воды и энергоресурсов. Решение этих задач невозможно без научно обоснованного подхода к проектированию и эксплуатации мелиоративных систем с учетом специфических условий конкретного района. Одним из наиболее трудных вопросов в этой связи является прогнозирование водного режима мелиорируемых земель, особенно со 'сложными почвенными и гидрогеологическими условиями, к которым относятся по.1мы рек.

Площадь пойменных зеь:. ль в Молдавской ССР превышает 250 тыс. га. На 80,5 тыс. га обвалованных земель осушительная система представляет собой, в основном, редкую сеть (400-600 м) открытых каналов, не обеспечивающих своевременное и достаточное снижение уровня грунтовых вод.

хЗ республике проводились работы по изучению водного и солевого режимов пойменных земель (И.А.Можейко, 1977; А.Г.Скур-тул, 1978, 1979; H.A.Орловский, 1978) и влияния засоления на продуктивность сельскохозяйственных культур (К.Г.Калашников, 1983), однако до настоящего времени остается неотработанной методика прогноза и управления водным режимом в конкретных условиях. Это и явилось основанием для проведения данной работы.

Основная цель исследований - разработка методических вопросов расчета водного режима почв при близком залегании грунтовых вод на фоне дренажа как на стадии проектирования осушительных и оросительных систем, так и на стадиях долгосрочного и оперативного управления их эксплуатацией в условиях Молдавской ССР.

Основными задачами исследований являлись:

- изучение водного баланса пойменных почь на фоне закрытого горизонтального дренажа;

- •'точнение методики расчета водного баланса почвогрунтов при близком залегании грунтовых вод;

- сопоставление расчетных данных водного режима почвогрунтов с опытными данными; •

- уточнение методик выбора гидрогеологических параметров участка для расчета параметров дренажа.

Научная новизна выполненных исследований заключается в уточнении методик расчета водного баланса почвогрунтов и его составляющих, учета и оценки гидрогеологических и мелиоративных параметров в условиях пойменных земель Молдавии, которые позволяют:

- выполнять краткосрочное прогнозирование водного режима почвогрунтов с учетом биологических особенностей сельскохозяйственных культур;

- рассчитывать нормы и сроки очередного полива с учетом вида культуры, глубины грунтовых вод и их минерализации, типа почвогрунтов;

- прогнозировать водный режим почвогрунтов при проектировании мелиоративных систем;

- повышать качество проектирования осушительных и оросительных систем на пойменных землях.

г

На защиту вносятся:

1. Уточненные методики расчета составляющих водного баланса:

- суммарное испарение с учетом влажности почвы;

- величина подпитывания расчетного слоя грунтовыми водами.

2. Уточненные методики определения мелиоративных и гидрогеологических характеристик:

- величина критической и установившейся глубин грунтовых вод;

- величина средней по междренью глубины грунтовых вод;

- выбор расчет"ых значений коэффициента фильтрации и характеристика участка по водопроводимости почвогрунтов.

3. Уточненные методики и параметры для проектных и прогнозных работ:

- уточненная методика расчета проектных режимов орошения сельскохозяйственных культур и динамики грунтовых вод на годы заданной обеспеченности при близком залегании грунтовых вод;

- допустимые параметры поливного режима сельскохозяйственных культур при близком залегании грунтовых вод.

Практическая ценность работы заклвчается в том, что уточненные методики расчета составляющих водного баланса, методики определения и оценки мелиоративных и гидрогеологических характеристик участков, сведенные в одну систему оценки и расчета для конкретных условий позволит существенно повысить надежность проектировании мелиоративных систем при близком залегании грунтовых вод и управления водным режимом участков в период их эксплуатации.

Внедрение результатов работы проводится с 1980 г. по трем направлениям:

I. Внедрение ручного метода расчета прогноза влагозапасов в

почве и сроков очередного полива: >

- внедрено в хозяйствах республики на площади б тыс. га, в

3

том числе, на 3 тыс. га пойменных земель;

- агропромсоюзу МССР переданы рекомендации по управлению поливами на водоразделах и поймах (совместно).

2. Внедрение управления поливами с. помощью ЭШ - информацион- . но-советзщей системы по управлению поливами (ИСС "Полив"), разработанной совместно с Вычислительным центром Ммнводхоза МССР на пснове составленного алгоритма расчета водного баланса и прогнозирования сроков полива.

- ИСС "Полив" внедрена в хозяйствах республики на плт.ади более 60 тыс. га.

3. Проектирование мелиоративных систем: институтом Модцгипро-водхоз приняты проектные режимы орошения и ИСС "Полив" как основы для расчета водного баланса при проектировании мелиоративных систем.

Экономический эффект от внедрения прогнозирования поливов по контрольным хозяйствам составил 20-55 руб./га, при этом сокращено количество поливов на 1-2. По отдельным годам и культурам получено увеличение урожайности на 10-40%. Обоснование необходимости проведения исследований Изучение эффективности работы закрытого горизонтального дренажа в условиях пойм Молдавской ССР ранее не проводилось. В настоящее время, после первого этапа освоения пойменных земель, на них стабилизировались водный и солевой режимы. Дальнейшее улучшение мелиоративного состояния значительной части пойменных земель возможно только на основе усиления^существующего дренажа и оптимизации режима орошения. Эти работы сьлзаны с большими затратами, поэтому для принятия научно обоснованных решений возникла необходимость изучения вопросов, связанных с расчетом и эффективностью работы дренажа.

Основой точности расчета дренажа является надежность прогноза водного баланса.

Методика и алгоритмы расчетов при проектировании систем разработаны достаточно полно. Однако, они недостаточно полно учитывают особенности развития растений в динамике и требуют весьма обширной и малоизученной информации о физических свойствах почв. Поэтому есть необходимость создания простых и мобильных схем расчета водного баланса, пригодных для использования в целях .¿роектирования и эксплуатации, возможности их использования на малых ЭВМ, требующих небольшого объема доступной исходной информации и обеспечивающих необходимую точность.

Актуальность решения этой задачи возрастает при перспективе создания АСУТП, когда затраты машинного времени и объем исходной информации значительно возрастают.

АпробаПия. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на юбилейной конференции МолдНИИОЗиО "Нэлщно-техниче-ский прогресс в овощеводстве и орошаемом земледелии" Кишинев, 1979; Всесоюзной конференции "Проблемы и пути развития методов наблюдения за влагообеспеченнастью посевов" (г. Черкассы 14-18 сентября 1981 года), Республиканской конференции "Режимы орошения при прогрессивных способах полива и разработка АСУ технологическим процессом в мелиорации" (Кишинев 30-31. августа 1983.г. ), Всесоюзной конференции "Почва речных долин и дельт, их рациональное использование и охрана" (Москва, 25-27 декабря 1984 г.), Республиканской конференции "Повышение эффективности орошаемого земледелия на основе нормирования водопользования" (Кишинев, 13-14 июня 1985 г.).

Временные рекомендации по краткосрочному прогнозированию сроков полива утверждены НТС КСХ МССР 30 марта 1982 г. и реко-

мендованы к внедрению в МССР (аннотированный перечень ..., 1983) и в СССР (Рекомендации МСл СССР 1983). ИСС' "Полив" одобрена и рекомендована для применения в МССР Советом АСУ Минводхоза СССР (Протокол № 71 от 28 ноября 1986 г. ).

Публикации. Но теме диссертации опубликовано II работ.

Объем работы. Диссертация изложена на 250 страницах, из них 131 основного текста, таблиц - 50, иллюстраций - 28, библиография - 158 наименований, приложение - 38 с., акты внедрения - 28 с.

Содержал не работы

Во введении сформулированы актуальность, цель, задачи, научная новизна и практическая ценность исследований.

I. Объект и методика проведения исследований

Для решения поставленных вопросов проводились экспериментальные полевые и лизиметрические опыты и теоретические работы.

Основным объектом исследований был участок, расположенный в центральной части поймы р. Прут на землях Кагульского гидромелиоративного совхоза-техникума, расположенного на юге МССР. На участке, площадью 177 га, расположенном между тремя открытыми дренами была построена дренажная и оросительная сети (рис. I). Дрены из асбестоцементных труб с песчано-гравийной обсыпкой заложены через 270-300 м на глубину 1,5-3,5 м, с уклоном 0.002. Оросительная сеть представлена дождевальными машинами "Фрегат", "Волжанка" и стационарной сетью. Исследования проводились на пяти работающих дренах: Д-1-2; Д-2-Г; Д-2-3; Д-1-1; Д-2-2. Общая площадь исследуемого участка 150 га, грп кроме различных сельскохозяйственных культур, на протяжении периода исследований (1976 - 1980 гг.) выращивалась люцерна.

А-2 -7

С

а л <

а 1п

1С

Условные обозначения: открытый осушительный канал закрытая дрена смотровой колодец закрытый коллетор участковый трубопровод граница поля

дренадная насосная станция оросительная насосная стан

почвенный разрез

ХК

- пл01 ния

ка определе-

скважины створ скважин

' ?> ?! I 2, Л Г Ш , \ Ш.

с¡/ А А А ' \ сд

Л' / 6££-Л1_° 1 1 33с

----/---- 1-----1-----А--Г5" А" ----

6п ХК' /3

Рис. I. Генплан опытного участка

При проведении исследований изучались следующие вопросы: I - литологическое сложение почвогрунтов опытного участка и их воднофизические и химические свойства; 2 - динамика уровня и минерализации грунтовых вод; 3 - динамика содержания влаги в почвогрунтах; 4 - динамика дренажного стока; 5 - фильтрационные характеристики почвогрунтов; 6 - урожайность люцерны. На участке фиксировались осадки, сроки й hojdmh поливов.

В ходе исследований изучалась проектная и исполнительная документация по объекту, подбирались нормально работающие дрены- Воднофизические и химические свойства почвогрунтов изучались по общепринятым методикам с отбора .¡и образцов как в шурфах, так и при оурении скважин; наименьшая влагоемкость, скорость впитывания и коэффициент вертикальной фильтрации - методом заливных квадратов; фильтрационные характеристики почвогрунтов - методом восстановления уровней в земляных скважинах и в малых монолитах.

Скважины для изучения динамики грунтовых вод и их минерализации, располагались в двух створах на расстояниях от дрен -- О, 3, 9, 18, 36, 75 ы и по середине-ыеждрений, а также в середине междрений, на расстояниях 30, 75, 150 м от открытых дрен. В этих же точках изучали динамику влажности и определяли урожайность. Дренажный сток определяли объемным методом.

С 1981 по 1989 гг. исследования по изучению водного баланса пойменных земель по поперечнику поймы проводились в пойме р.Днестр на землях ШИИО. Состав наблюдений тот же. Кроме того, с 1977 по 1980 годы проводились совместные лизиметрические исследования по определению составляющих водного баланса.

2. Природные условия района и особенности их учета при прогнозировании орошения и дренажа

2.1. Климатические условия и расчет их обеспеченности

Молдавия относится к зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения с умеренно-континентальным климатом. Резкое изменение климатических показателей в динамике является причиной значительных колебаний величин дефицита влаги в почвах.

Наиболее достоверным показателем, отражающим обеспеченность территории осадками, является дефицит влаги в почво.

Наличие в республике относительно короткого ряда устойчивых метеонаблюдений (20-40 лет) ставит вопрос о надежности расчетов обеспеченности климатических и свяьанных с ними показателей. Анализ результатов расчетов обеспеченности показателей в зависимости от длины ряда показал: на значение показателя заданной обеспеченности существенно влияют данные критических лет (для ЫССР - 1946 г.); при расчете с 1946 г. надежными являются значения с длиной ряда более 20. Тенденция к изменению значений с удлинением ряда и необходимость повышения надежности проектируемых сис 'ем говорят о необходимости расчета мелиоративных систем на год 95 и Ъ% обеспеченности. Годы проведения исследований имели значительную разбежку по обеспеченности: осадки за апрель-октябрь - от 14,8% (457,7 мм) до 38,3% (377,6 мм); осадки за год - от 9,6% (718,7 мм) до 53,9% (522,9 мм); суммарное испарение - от 66% (593,6 мм) до 98,2% (499,0 мм); дефицит суммарного испарения при глубине грунтовых вод 2,0 для люцерны - от 4,4% (161,4 мм) до 30,5% (248,6 мм). Это обеспечивает надежность полученных данных.

2.2. Гидрогеологические и почвенные условия

Почвенный покров опытного участка представлен пойыенно-

-луговыми слоистыми структурными и слитыми почвами и пойменно-

9

-дуговыми структурными торфянистыми почвами. '

Цитологическое строение по одному створу скважин и водно-физические свойства почв в слое 0-50 см представлены на рис.2.

По почвенным и гидрогеологическим условиям участок неоднороден и иьеет зоны со свойствами характерными для основных массивов пойменных земель.

Изучение и обработка данных по физическим свойствам по участкам с привлечением литературных данных позволили сделать следующие выводы:

а) Максимально-молекулярная влагоемкость (РЧВ) зависит от содержания части., менее 0,01 мы (а, /6)

б) Плотность почвы зависит от гранулометрического и диалогического строения и нолеблется для слоя 0-30 - от 1,0В у торфянистых почв до 1,32 г/см3 у среднесуглинистых слабо-слитых почв; для слоя 50-100 соответственно от 1,20 до 1,49 г/см3; максимальная плотность (1,55 г/сыэ) отмечена

у супеси охристо-сизой на гдубте 100-200 см.

в) Общая порозность аэрации от гранулометрического состава и глубины четко не зависит и колеблется от 44 до 60%.

г) Зависимость влажности разрыва капеллярных связей (ВРК) от гранулометрического состава (а, %) выражается уравнением

д) Удельная масса твердой фазы колеблется от 2,64 до 2,80 г/см3.

е) Сравнение результатов по различным формулам показало, что наиболее приемлемой для определения коэффициентов водоотда-"и ) является формула Носиковского В.Н. и Цапрана В.Я.

ШВ = 0,02 + 0,07а

(I)

ВРК= 61 + 0,19а

(2)

(1971)

Ю

6.0 So ДО ■]—!/*=-yjü/j -> " i ^^ ^ i L__

(ДиТпг !{ !' -¡¡В ^ЧСуГ^^Ъ^ - y p vvT^—J -y-

......

L

л/ скёажины i i i i i i i i i!« i i i i i i i 1с 2 3 7 Н 1Z. ЛЗс М 19 23 гь 2S 36 2? Л 3S 36 37с

Тип почвы пя слоиспс» слоистая п, слоистая структур- Г слитая ная /порфянистсгя

ПЛОТНОСТЬ 1.2* 1-г/ lo? 1.13 til toS 1/7 1.11 i.¿4 1.21 Ля

Л*9Ю*/чсость 1 1 II 1 , , 1 1 г - ! ■ 19 29 -Зо JO 33 39 ¿a ■io if

Рис. ¿ Цитологический профиль и водно-физическке характеристики типов почв (слой 0-50) опытного участка по створу скважин 1с - 37 с

или ул^ =• <Х ~{К , " ' (4)

где:А - глубина грунтовых вод, м; ¿О/ , и Сд0 - полная и минимальная влагоемкость грунта.

Экспериментальные данные полностью подтвердили, предложенные авторами, значения коэффициента -а-. Приведенные авторами и экспериментальные значения коэффшшентов недостатка насыщения (/Иу) позволили свести их в табл' чную форму (табл. I).

Таблица I

Значения коэффициента уИ// в зависимости от гдусшш грунтовых вод

Гранулометрический состав ? Глубина грунтовых вод, см__

| 0-50 ! 50-100 ! 100-200 .

Глина и суглинок тяжелый 0,09 . 0,0Ь 0,075

Суглинок средний и легкий 0,10 0,0Ь5 0,0В

Супесь 0,11 0,10 0,10

к) Для•определения коэффициента фильтрации (Кф) наиболее надежные результаты дала методика обработки данных откачек из неглубоких земляных скважин, предложенная К.Кочевым и др. (1977). Подученные данные сравнивались с лабораторными определениями и расчетными данными по дренажному стоку. Расчетные данные подучали при решении формулы Дуюнова И.К.,

Госсу Л. К. (1974) относительно Кф д . —-—---

где: Д - дренажный сток, В - мездренное расстояние,, Н - глубина закладки дрен, Н - глубина грунтовых вод в ыевдреньи.

Расчет объема дренажного стока проводили по формуле (5). При высокой надежности входяд|их параметров ошибка, по сравнению с фактическими данными, составила 2-4%.

Статистическая обработка данных показала, что коэффициент

фильтрации подчиняется логнормальному закону распределения, а для получения надежных данных результаты определений Кф необходимо обрабатывать отдельно по относительно однородным в ли-тологиче-ком отношении участкам.

В связи с преобладающим влиянием Кф на расчетные параметры дренажа представляет интерес проследить влияние принятого значения Кф на конечный результат расчетов. Результаты расчетов, по усредненным для массива данным, представ«ены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Вычисление вариантов .гоэффициентов фильтрации почвогрунтов заданной вероятности и соответствующие ему глубины грунтовых вод в междренье (Нг )

Вероят- Юбеспе- ! ! „ , ! . , „ . !К* = хг 1

ность, Р !ченносто,1 t -\Sfyt \xlgi-6tgt |Ф Н;

_ \ } |_[ | м/сутки ;

0,1 90 -1,26 -0,50 1,72 0,052 0,00

0,2 80 -0,04 -0,39 1,91 0,081 0,04

0,3 70 -0,52 -0,24 2,06 0,115 0,91

0,4 60 -0,25 -0,12 2,18 0,151 1,43

0,5 50 0,00 0,00 2,30 0,200 . 1,80

0,6 40 0,25 0,12 2,42 0,264 2,08

0,7 30 0,52 0,24 2,54 0,347 2,31

о;а 20 0,84 0,39 2,69 0,490 2,51

0,9 10 1,26 0,58 2,В8 0,759 2,66

Данные табл. 2 показывают, что при расчете дренажа по усредненным значениям Кф на 50% площади Нр будет выше расчетной.

Анализ данных (табл. 3) показывает, что при расчете дренажа по средним для участка значениям (Кф - ЬО%, В = 90 м), на 60% площади время снижения грунтовых вод будет выше расчетного (30 сут. ), причем - на ЗОЙ - на значительные сроки.

Таблица 3

Влияние вероятности коэффициента фильтрации почвогрунтов на сроки снижения ( tф) грунтовых вод до оптимальной глубины ( h0pt)

Вероят-Юбеспе- I = !_t фактическое, сут._

ность, !ценность,jM/£yT> | В = 90 м ( В = 70 м

! ! ! hppt =0,5м!hopt =1м \h0pt =0,5ulhopt =1м

с,1 90 0,052 ИЗ 173 69 105

0,2 80 0,081 73 III 44 67

0,3 70 0,115 51 78 31 47

0,4 60 0,151 39 60 24 36

0,5 50 0,200 , , 30 45 18 27

0,6 40 0,269 22 34 23 • . 20

0,7 30 0,347 17 26 ю 16

0,8 20 0,490 , 12 18 7 , ' II

0,9 10 0,759 В 12 ' 5 7

Расчет междренных расстояний со значением коэффициента фильтрации 70% обеспеченности (В = 70 м) Ьйцращает процент переувлажненных площадей к началу полев^^эЗбог до 30$, при этом на значительные сроки - до 10%. Обеспеченность своевременного снижения грунтовых вод до соответствует принятой обеспеченности Кф. Полученные данные хорошо согласуются с фактическими глубинами и сроками их снижения на участках.■ На основании данных по диалогическому строению и Кф построены профили участка по водопроводимости. Статистическая обработка и оценка полученных данных (табл. 4), показали, что разница между фактическими и проектными данными существенна: ошибка, по отдельным створам колеблется: для слоя 50-300 см -- от 3 до 700$, для слоя 100-300 см - от 0 до 1900% при средних значениях по профилям, соответственно - 27-177 и 22-218$.

Водопроводимость как и Кф подчиняется логнормальному закону распределения. Повышение надежности определения Кф и ли-

14

^ Таблица 4

Водопроводимость активного слоя почво-грунтов (300 см) по фактическим (А^) и проектным (А^) данным для створа скважин- 1с - 37 с

Расстояние, ! Водопроводимость слоев, м / сут. Ошибка слоя

и ; 50-300 сы ¡100-300 см !150-300 си 50-300 см ! 100-300 см ! 150-300 см

■ Лф 1 "и ;А? | А, ! 1 Ф 1 V Л А ! I /о ! Л А ! ! ! % ! Л А ! ! ! %

0 0,50 0,26 0,С1 0,20 0,05 0,15 0,24 24 - -0,19 1900 -0,10 200

100 0,64 0,26 0,20 0,20 0,08 0,15 0,38 59 0 0 -0,07 88

200 1,04 0,29 0,61 0,21 0,11 0,15 0,75 72 0,40 66 -0,04 36

300 0,54 0,24 0,27 0,94 0,08 0,82 -0,70 130 -0,67 248 -0,74 925

400 0,51 0,49 0,31 0,23 0,06 0,15 0,02 4 0,08 26 -0,09 150

500 0,38 0,39 0,35 0,24 0,08 0,17 -0,01 3 0,11 31 -0,09 112

600 0,38 0,33 0,37 0,26 0,07 0,18 0,05 13 0,11 30 -0,11 157

700 0,75 0,38 0,72 0,30 0,53 0,22 0,37 49 0,42 58 0,31 58

800' 0,70 0,36 0,70 0,28 0,65 0,20 0,34 49 0,42 60 . 0,45 69

900 0,51 0,37 0,50 0,29 0,50 0,21 0,14 27 0,21 42 0,29 58

X 0,595 0,437 0,404 0,315 0,221 0,240 0,158 27 0,089 22 -0,019 9

тологического строения, обеспечит точность расчета профилей водопроводимости на объекте. Их использование при проектировании позволит повысить точность определения параметров и расположение дренажа.

3. Водный баланс опытного участка

В четкой связи с диалогическим строением на участке выделяются три основные зоны: I - естественно слабо дренированная, 2 - естественно дренированная, 3 - естественно слабо дренированная с весьма слабо проницаемыми покровными отложениями. Динамика глубин грунтовых вод.и эффективность дренажа метко увязываются о водопроводнмостью по зонам. Весенние уровни- ш годам колеблются в пределах от 0-^,5 м до 0-2,5 м, осенние -- от 1,0-3,0 до 1,5-3,4 м. Радиус влияния дре^^олеблется от 9-20 м в 1-й зоне до/9-100 м во 2-й и 3-40 м в 3-й зоне. В 3-й зоне в условиях влажного 1979 г. в течрние весенне-летнего периода гр'Н'говые воды находились на глубице 0-60 см.

Во всех зонах дренаж слабо влияет на грунтовые воды, основной расходной статьей которых является испарение. Минерализация грунтовых вод колеблется незначительно и имеет преимущественные значения 3-4 г/л.

Расход дрен колеблется от 0 до 0,43 л/сек и коррелирует со средней глуС.шой в мевдренье и глубиной в конце радиуса влияния (/? ). С глубиной в середине междренья при И меньше половины междренья связь неустойчивая. Для определения средней в мевдренье глубины грунтовых вод в однопластовой системе двухслойного сложения, при установившемся режиме фильтрации получено выражение

> (7) '

где: Ц; - интенсивность инфильтрации, Т - проводимость двух-

слойной толщи, Ь - параметр характеризующий локальное сопротивление дрен.

Наблюдения за динамикой влажности почвы при орошении и без орошения в разные по степени увлажнения годы и при разных Нг> а также на площадках с растительностью и без нее в условиях слоистых грунтов позволили сделать выводы, что одр ой из существенных статей баланса почвенной влаги при Нг < 1,6 м является капиллярно подвешенная влага, которая расходуется главным образом на'испарение, при этом ее величины определяющие максимально устойчивые значения влажности (и/м) слоя 0-50 {% от НВ) могут быть определены из выражения 1л/м =^нв< Кв • Значение Кв определяется по графику на рис. 3.

4. Расчет водного режима орошаемых пойменных земель

4.1. Особенности расчета составляющих водного баланса

Для расчета суммарного испарения (Ев) наиболее приемлемой в наших условиях является формула Д.А.Стойко (1967) с коэффициентами зависящими от влажности почвы (К^ ). Значение К^ предлагается определять по видоизмененной формуле П.В.Угрехе-лидзе и др. (1980), которая применительно к формулам Д.А.Штой-

ко имеет вид „

* 3000 и* в Шх 1,1796 ,

о (8)

где:х » 7, 427 + 0,031а - 0,0003а , а - частицы <0,01 мм, %.

В результате полевых и лизиметрических исследований и апробации существенных методов расчета величины подпитывания зоны аэрации грунтовыми водами (Ер) усовершенствована формула Б.С.Маслова (1974) _ £а К„ Кс

г~ еп(Н-0.5) ' (9)

где:п - коэффициент зависящий от вида сельскохозяйственной культуры, Кс - коэффициент зависящий от минерализации грунтовых вод (С) и определяемый по предлагаемому графику (рис. 4),

О 0.35 ЛйО 0.75

Рис. 3.Зависимость' величины козф- . фициента Кв от глубины грунтовда вод Шр, м) для слоистых пойменных почвогрунтов с преобладанием: I - глинистого, 2 - тяжелосуглинистого, 3 - среднесуглинистого гранулометрического состава

Рис.4.Поправочный коэффициент Кс к величине подпитывания, эрны аэрации грунтовыми в'одами в зависимости от 'линерализапии (С)

И^ - коэффициент зависящий от гранулометрического состава -- для легкоглинистых, тяжело, средне и легкосуглинистых почвогрунтов соответственно 1,0; 1,15; 1,49; 1,20.

Расчет влажности с учетом уточненных методик показал, что коэффициент корреляции между расчетными и средними для точки фактическими данными 1 = 0,93 - 0,96, НСР^^ - 25-105 м3/га, НСРод^ для фактических данных - 70-130 м3/га.

Влажность почвы подчиняется нормальному закону распределения только на относительно однородных участках.

Для введения корректировок в расчеты при эксплуатации информационно-советующей системы по управлению поливами предложена методика их сценки и сопоставления с расчетными данными.

Разработан принцип разбивки массивов на участки для проведения расчетов.

Моделирование водного режима участка при различных параметрах дренажа показало достаточную сходимость расчетных и фактических данных по всем основным составляющим водного баланса зоны аэрации и грунтовых вод. Оптимальными для участка являются междренные расстояния 200 м на фоне орошения.

&. Управление водным режимом пойменных земель Обработка аксперименталычых данных за 1977-1985 гг., лизиметрических и литературных данных позволили рекомендовать допустимые параметры увлажнительного поливного • режима на пойменных землях в зависимости от глубины грунтовых вод и гранулометрического состава почвогрунтов (табл. 5).

Таблица 5

Предельно допустимые параметры поливного режима сельскохозяйственных культур при близком залегании грунтовых вод

!_Интервалы глубин грунтовых вод, м

Почвы ! 1,0 ! 1,2 -1,5 ! 1,5 !1,9-2,4 ! >2,4

. mit1 ICJ№? \h?ax • тах Ир ihT^T iL/tiax,. .min inp Шпп

Тяжелые Средние Легкие 30 4L 40 80 8С '60 40 50 50 ВО 75 75 50 50 50 75 70 70 50 60 60 70 70 70 60 70 70 70 70 70

1/лах

Г1р - максимальная глубина слоя увлажнения, см ^па" ~ минимальная предполивная влажность, % от НВ.

Для определения критической глубины грунтовых вод (Нгк), при которой их испарение не превышает 1% от суммарного испаре-

+ 0,5 (Ю)

ния, предложена формула

r ~ П 0,Ц5Ц

19

у

Для определения установившейся глубины Шр ) - формула:

нгу= у + ш)

Для определения значения компенсирующей глубины грунтовых вод (Ир"" ) обеспечивающей нижний предел увлажнения ( \л! ) - формула :

н ? у у ,,—у ■ +45 (нГ»а5; иг)

г о.мзч п г

Формулы 10-12 позволяют достаточно точно учесть влияние возделываемых культур на мелиоративные показатели участка.

Расчет проектных режимов 'орошения и составляющих ¿одного баланса при дренаже проводили по уточненной методике отличающейся тем, что годы заданной обеспеченности вбираются по,дефициту суммарного исп&рения, как фактора наиос^кге полно отра-жагощего комплекс метеорологических условий для заданных средних глубин грунтовых вод, а расчет производится по конкретным годам.

Расчет ретроспективного- водного баланса Кагульского оро- , шаемого массива, площадью более 6 тыс. га, позволил определить удельный вес составляющих водного баланса почвенной влаги и грунтовых вод. Совпадение расчетных и фактических данных подтверждают возможность расчетов по средневзвешенным для массива данным с использованием уточненных методик определения составляющих. В частности выявлено, что основными причинами нарушения оптимальности водного режима на массиве в целом являются нарушения режима орошения и недостаточный перехват притока грунтовых вод со стороны коренного берега, на отдельных участках требуется усиление дренажа.

выводы

1. Пойменные земли рек Молдавии отличаются резко выраженной слоистостью и неоднородностью диалогического профиля и почвенного покрова, что приводит к значительной неоднородности почвенных и гидрологических условий даже небольших массивов.

2. При опенке и прогнозе мелиоративного состояния земель, а также обосновании вида и параметров мелиоративных мероприятий целесообразно использовать показатели критической и установившейся глубины грунтовых вод по предлагаемым зависимостям, учитывающим гранулометрический состав почвогрунтов, минерализацию грунтовых вод и вид сельскохозяйственной культуры.

3. При оценке фильтрационных характеристик участка на ос-<овании усредненных данных, получаемых по опытным откачкам, ;ля повышения надежности принятых решений целесообразно прово-;ить районирование площади с последующей статистической обра-5откой данных по каждому участку.

4. Выбор обеспеченности расчетных значений коэффициента мльтрации необходимо проводить с учетом логнормального закона ¡го распределения, на основании технико-экономических расчетов, ■читывающих стоимость дренажа и убытки от недобора урожая, связные с изл'чш'им увлажнением части площади и задержкой начала юлевых работ, процент и продолжительность которых примерно со-тветствует обеспеченности принятого его значения.

5. Для повышения надежности проектирования дренажных си-тем в условиях слоистых почвогрунтов пойменных земель, реко-ендуется:

а) повысить количество определений литологическопо строе-ия участков со сложными гидрологическими условиями, до 15-20 а 100 га площади;

б) водно-физические свойства почвогрунтов определять по

почвенным разностям с последующим их обобщением по литологи-ческим профилям и площади;

в) мевдренные расстояния и место закладки дрен определять на основании послойных профилей водопроводимости почвогрунтов;

г) расчет дренажа проводить совместно с расчетом оросительной сети используя при этом проектные режимы орошения сельск-хозяйствеиных культур, расчитываемые по предлагаемой методике.

6. Прогноз мелиоративного состояния и управления водным режимом территорий с резко выраженной вертикальной и торизрн-тальной неоднородностью возможно только на основе водного- баланса, расчет которого для минеральных почв пойм аридной зоны рекомендуется провод!^ с учетом уточненных"методик расчета:

а),суммарного испарения по формулам Д.А.Штойко с предла-

*

гаемым коэффициентом, учитывающим влажность почвы;

б) величины подпитывания зоны аэрации грунтовыми водами по усовершенствованной формуле Б.С.Ыаслова,"учитывающей вид сельскохозяйственной культуры, глубину и минерализацию грунтовых вод, тип почвогрунтов;

в) при расчете эффективных влагозапасов и объема инфильтрации необходимо учитывать величину максимальных влагозапасов, определяемую на больших массивах экспериментально для наиболее характерных по диалогическому строению участков, или по предлагаемому графику.

7. При краткосрочном прогнозировании орошения на пойменных землях:

а) разбивку площади на корректируемые участки проводить по следующим основным признакам:

- возделываемая культура,

- поливная техника,

- однородность почвенного покрова (при значительной неоднородности районирование проводят по величине поливной нормы и принимают ее средневзвешенное значение),

- изменчивость глубины грунтовых вод до 0,5 м (при больших колебаниях уровня грунтовых вод на фоне дренажа расчет ведут на их-75% обеспеченность по площади),

- корректировку расчетных данных по фактическим предлагается проводить по разработанной методике.

8. Анализ работы действующих мелиоративных систем и прогноз мелиоративного состояния больших массивов пойменных земель, имеющих один тип водного писания можно проводить на основе расчета водного баланса по средневзвешенным показателям.

Всего по вопросам расчета водного режима, управления поливами, проектным режимам орошения, технологии полива, эро-зионно-допустимых поливных норм, эксплуатации оросительных систем опубликовано 28 печатных- работ. В том числе по теме диссертации II работ.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Гаврильченко В.З. Влияние коэффициента фильтрации почво-грунтов на расчетные параметры дренажа // Научно-технический прогресс в овощеводстве и орошаемом земледелии - Кишинев: МолдНИИОЗиО, 1979. - С. 40.

2. Скуртул А.Г., Гаврильченко В.З. Проектные режимы орошения сельскохозяйственных культур на дренированных массивах пойм Молдавии // Режим орошения при прогрессивных способах полива и разработка АСУ технологическим процессом в мелиорации. - Кишинев, 1983. - С. 120.

3. Гаврильченко В.З. Влияние коэффициента фильтрации на надежность работы дренажа на пойменных землях // Почвы речных долин и дельт, их рациональное использование и охрана. -

М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. - С. 92.

4. Гаврильченко В.З. Влияние дренированности пойм на режим орошения // Повышение эффективности орошаемого земледелия на основе нормирования водопользования. - Кишинев: КСХИ, 1985. - С. 41-42.

5. Гаврильченко В.З., Гамаюн И.М. Информационно-советующая система управления поливами как основа для создания АСУ ТП возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях аридной зоны // Гидрофизические функции и влагометрия почв. - J1.: АФИ, 1987. - С. 102.

6. Гаврильченко В.З., Гамаюн И.М. Совершенствование методикй расчета величины суммарного испарения // Совершенствование технологии приемов возделываьцш^овощей и вдгедах съедобных грибов. - Кишинев:ьКСХИ, 1987. - С. 49-51. - '

7. ГавриЛьченко В.З. /Гамаюн И.М. Управление поливами с помощью ЭВМ // Оптимизация возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях. - Кишинев: Штиикца,, - С. 10-21.

8. Скуртул А.Г., Гаврильченко В.З. Оптимальные увлажнительные режимы орошения с.-х. культур в Кн.: Орошение с.-х. культур,- Кишинев: Картя Ыолдовеняскэ, 1985. - С. 311-328.

9. Скуртул А.Г., Гаврильченко В.З. Подбор параметров дренатса, обеспечивающего заданный водно-солевой режим почв при орошении // В Ki..: Орошение сельскохозяйственных культур. -Кишинев: Картя Молдовеняска, 1985. - С. 341-373.

10. Скуртул А.Г., .Гамаюн И.М., Гаврильченко В.З. Временные рекомендации по краткосрочному прогнозированию сроков полива сельскохозяйственных культур. - Кишинев: Минсельхоз МСCP, 1982. - 41 с.

11. Скуртул А.Г,, Гамаюн И.М., Гаврильченко В.З. Прогнозирование сроков полива сельскохозяйственных культур // Орошение сельскохозяйственных культур. - Кишинев.'Картя Молдовеняскэ, 1985. - С. 89-99.