Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ОРОШАЕМЫХ ТРЕЩИНОВАТЫХ НАБУХАЮЩИХ ГЛИНИСТЫХ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ОРОШАЕМЫХ ТРЕЩИНОВАТЫХ НАБУХАЮЩИХ ГЛИНИСТЫХ ПОЧВ"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДСЕСГО ХРАСЖГО ЗНШНИ

ч пщромеяиоратшш институт ; •;

; - ' Ка правах рукописи

Ч Ахь-Хатаб Мохак&д МарваЕ

V ''-'Л V"'..'". ■ уда:'63t.в;,'.:

ОРОГНООИРОбДВИЕ ВОДНОГО PBD9U ОРСбШЖХ,..

трвдановдид НАБУХШИХ ГДННИСВК 1КЧВ '

' , 05.01-02 - Мелиорация'к. орошаемое эекАеделе.

'Л '. Автореферат"! *„•;.'"- : !Г -

внссяртбша на {соискание ученой, степени- ^ кандидата - технически наук* ' - ' v

■ s :... Москва - ,-v :

-v РзЗэм йкшле&ня . в Московском/ пкдрсмеляораивяом ■ жнетвтукэ ( ИГМИ )■■ • V ■

На1чныв руководителе i - доктор технкчестис наук. - _■ . .

■ - ъжадя^г.технятескяг наук .

' 'V: '"* Эвйигер , • '

■ Офадалькш ¡мв^ьеатк : - додгор геомгонжзврахогнчкских наук

•. .. . - V. " . ПРС^»СС0Р . • >''

" '' и» м- ГЦШММ , -

.- " * - каадида* тэхнжчвйнах неук* от>ит ~

; Л. 'В. Кабашж

¡Гнущая орсчгогааакя - 3/0 * Совинтераед "

Завета диссертации состоится "тэдтр.

г * АР " чесов ■ на *аовдани2 - спэциалжзагроваасго сээога, й.120.16.02. в Московской гидромелаоративном анстжгуте го адресу : 127550, Мэсква, ул. СмЕШНиивб. ХЭ.

с лвссерташгой мйжво ознакомгоъся в оюгаотздеэ янстя-»гг: "лиг. г'

ЛЭтореф®рв* разослан 1991т "

Ученый секретарь спадеалге кровавого совете ? каадкдьт тетмзпесюы ааух'

доднгт ■ т. Я.

. ОШДЯ ИРЛКТЕРИСГИКД РАБОТЫ-

Актуальность теш. Важнейший современными зкологичеекями и . хозяйственными проблемами зона орошаемого земледелия мара является дефицит пресной вод;, засоленаа зечель, потеря почвенного плодородия, загрязнение. поверхностей! вед коллехторно-сброснкма водами о оросительных систем. Поэтому большое заачекяе имеет рг- ■ циональноэ использование водных ресурсов, направленное на акта-визащр би&логическсго и замедление геологического круговоротов вода и растворенных в ней химических соединений ( питательных и токсичных ). Для этого надо знать закономерности движения води к растворэнЕЫХ веществ б этих круговоротах. особую сложгость называет изучение наесоперенойа в трещиноватых нзеухакетх гжнистых почвах.' Водаый и солевой рзгсвд таких почв формируется особым образом, отличным от однородных нен&бухаящих и нетришоватых почв. Орошение трешноватых и набухаших дачв и пол^оэжание благоприятного мелиоративного состояния сельскохозяйственная территорий с такши почвами связано со значительными трудностями. Неоднородность горового пространства, наличие трещан приводят к перерасходу дефядагаоа поливное, вода, к слабому опреснительное эффекту промывок заселенна! зеиаль, к низкой эффективности орошаемого земледелия на таких почвах».

■ в связи с этим, весьма актуальны: исследования закономерностей передвижения вода по профилю орошаемых трещиноватых набухай-дих глшшетых почв а разра<Зотка методов црогнозэ - их водного режима. ■ ' *;' ;. . ' ■

цель работы эзклвчается в исследовании закономерностей Формирования и в разработке'методов прогноза зодаога ретамз орешке- . мых трэоижтаткх набухащях глинистых почв. Были поставлены, в „

центральна«

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА * о*,. (алъо-г^.су, академии

-4'

частноств, следгкзяе задачи доследования:

■ i) ешюликь теорбтичэсхиа исследования влагопереноса в почвах, учитыБшшде трещижюбраяовэкие, динамику набухания и водообмен в№кеу почьлдкыкк блоками и разделяющими их грашизами;

2) провести поливав и л?бсраторшэ эксперименты по изучению вздтого Яалаасг оротазвмых трещиноватых иабухащих глиниста! поте и гглрсфизическкс свс?ств таялх почв;

.. 3) на основе сопоставления результатов теоретических и ва-^, турнах исследований оценил» пригодность математической модели водного рзжика для практических расчетов;

4) дать предложения по практическому учету трешинообразева-вдя и ваоухския в глинистых почвах при оЗсшовании режима орошения.

Мэтодика исследований. В основу методика исследований бал полотен натурный и лабораторный эксперимент, а также математическое моделирование изучаемых процессов формирования водного решка треситаватых. аабухашнх глинистых почв в условиях срошеная. Результаты численного моделлроваЕия сопоставлялись с данными ка-турккх экспериментов. Основой полевых спнтов служил метод валкого баланса. ' •

ооъзат исследований. Натурные исследования водного ре кета трешюзз'пгх вабухавдих глинистых почв велись участке орошения в.Голодной степи. Для этих условий проводилось также численное моделфойоние процессов влаготреиоса. Почвенно-кликатичэо-мз условия опнгного участка близки к условиям нового массива орезенгя на Алепской равнине в Сирии, где распространены трещя-нгьота» изяухапцие глинистые почзы.

На задал у выносятся основные результаты исследований водао-

го режима трвеяноввтцх иабухаисо; глинистые почв:

1> закономерности формирования их водного режима;

2) имитацчоююе моделирование вдагопереноса в такт почвах;

3)'особенности технологии орошения.

Научная новизна. Моделирование влагштероносе » трещлгозаткс набухащих глинистых ггочвах шеет сравнительно набо^дук историю. Лишь в 50...60-х годах этого етчлатия появилась первае работы, шсвящ5нные учету набухагал при описании даикения почвенной влага. Трощинообразование в эпи работах ве учитывалось. В дальнейшем теоретические иссдедовашя в этом направлении сракта-чеэти прекратились из-за возникших сложностей моделирования. К лишь в последние .года снова появились работы, в которых дается описание процессов влзгспереноса в набухающих глинистых почвах с учетом образования в них трещин. Данная работа является стой из первых, учитмваших шдашиэ трешиноосрэзовавия и набухания но процесс влзгоперелоса в глинистых почвах. В аеЯ вперше на основе новой математической модели дан теоретический анализ, а т&яжа выполнены экспериментальные исследования закономерностей формирования водного, режима трещиноватых набухаших' глинистых поч*.

Практическая значимость работа определяется пол^чшшоа в результате исследований возможностью прогнозировать бодныК реям орохэокых трещиноватых набутапцкх глинистых почв. Такие прогнозы учитывают особенности свойств глинистых почв и позволяет устанавливать рациональные режимы и технологию иг срошеная. обеспзчи-аамше экономное расходование' пресней поливной веды, учитывать требования охрлны гочв и окружающей среда, кятемсиЕжэе кспол^э-вшгае сельскохозяйственных земель.

Натурные исследования по томе диссертанта валслкг-'ись а бз-

ссеЯнэ Аральского моря, печально известном слсяязгаевся зкологи-ческк (фяаисноЛ ойстаноЕкой. Результат работа шгут бить ис-яольаоваш несосре дс гзеняо в данвом районе для обоснования рациональных ероакппя нв участках, елог»няых трещююватыш irtSyxamiwH пешисткш почвами, е также на аналогичных орсжаешя зиэссч'вах ( п qsc'iкости, массива Ajisiio i Б Cirprm.

Содэо:,«неч лязсвгсэдии. Диссертация ссстшт яз о5шеЯ харак-ieгнот.зсл рабстк. чзткгих глаа, заключения. Объем рс.сота ISO OTpci'-MU шяроычяг&ого текста, 13 тоолии, 23 рисунков к приложение. нмйклпцеа -II ршувкев. слксск кйгользоааяиой л&таратурц ссдор 33 каимвтьанаЕ сов9тсткик к рарузвэинх работ.

£ Г!тpso.P гласе опксаЕазотся особенности приводите услссай' орошаемых а?мсгъ С.л,Р., дается ооосяованке необкизмоста прове-деоти no trpcгноркровокси. водного режгма траэдзгача-

тих пгйГ.ухал'Л'.х глинисты:". почв.

Hii.'-i^eicif Арабской Республики (, САР ) составляет

около 1в улн. человек. Пл;г;одь погони примерно 5 млн. га, т.е. нз качкого китоля страны приводится rasi 0.3 га. практически ис-'¡'.-prifiho еоомокк-стъ дальне taervj расшгтеьиз плсиалк пашш, поэтом у остро стоит ггроолема цкте пс крик sura: земледалпя. Осхюсшм iry-по? атонии лрс*дунтл&!юс7ы ос-ад ль в САР является их ороаегаге» . сельскохозяйственное освоение и ороиенм* новых терриюрлЯ (з частности, Алепского массива) часто затруднено из-за распространение на них трекз'лозэт'их набухавдя глинистых пота. Глиниста г.очвд рЕСпространзна примерно на 40i новшг орошаемых территория Сар. в t&kkz почвги сложно поддеришать слатспр!итний для сельскохозяйственны* растений водно-солевой режим. Поверхностные, СЕлюточнае поливы с&провокд&йтся оыстрим глуСоким проса'-швакием

вода по система трегош в начале полива и затем ( после смыкания трещяз в вабухаишей почве) практическим прекращенном впитывания. Опреснение таких засолешшх'почв идёт чрезвычайно медленно.

Климат Сирии во мзогом определяется количеством выпадащкх осадков, распределение которых регулируется горами на западе Сирии и Ливана. Континентальное«, климата объясняется близостью крупнейших'пустынь - Аравийской и Сирийской.

■ Наиболее холодный месец - январь, а наиболее жаркие - июль и август. Среднегодовое количество оседкое в западной и восточной частях стртны различается чуть ли не в два раза. Максимальное количество осадков отмечается но ее западной границе и составляет 800 ш. В юго-восточной части количество осадков составляет 253 ш.

В среднем со районам нового орошения Сирии радиационный ин-

деке сухости, по Будыко, к * ^^ (где к - годовая с у!, с« радиационного баланса, се - осадки, и - с крутая теплота парообразования) за многолетний период сотевляет 2,5...3,0, т.е. примерно столько же, сколько и в республиках- Средней Азии СССР. Как-из-'вестно, показатель к в значительной степени определяет направленность процессов почвообразования.

На территории САР объединением "Совинтор^од" выделены еле-дущие основные типы почв: I - серо-коричнееые ( с подтипами серо-коричневых темных и серо-коричнешх обыкновенных ); 2 - луговые серо-коричневые! 3 - аллюаиальнд-луговыо карбонатные. Йти типы почв занимают около 40* общей сельскохозяйственной территория. Морфологической особенность» этих почв является нзл;гга* призывов вертисолей (слитых почв). К ним мокно отдасти езтчате-;, полигокально-трекшшоо строение о плане, вертикальную треэднеьа-

тость починного профиля о пронцдаовени-эм гревзш шириной до I см иа глуСжу I м.-

Серо-коричневые глинистое трекннозатне нзбухащие' почвы характерны и для нового массива сельскохозяйственного освоения Алеш лошадью порядка 100.000 га.

Экспериментальные лсследогаЕия особенностей водного режима Tp'jiswobaTtnc naoyxaiaastx г-слистых. почв выполненных рядом советских и зарубежных авторов С Голованов А. И., Шестаков В. М., Гшксчсняй И. С., Вядерпикоэ В. 8-, Germann, Beven, Bcuma J и др.) выявили ряд особенностей илагсшереноса в трэщияоваис: почвах, существенно его отличапцих от влагоперешеа в гомогенных средах:

1) при поверхностном самотечном орошении происходит быстрое глубокое просачивание вода по системе верпкальнше треяин. Это ьзгеквает сшстрй подъем уровня верховодки или друнтовнх вод;

2) фялътрупч&яся ,по трещЮам ьода окааизает слабое влияние иа опроснепие почгы, соли в которой содержатся, в ¿сковном, в' Слоках между трещинами и в агрегатах. Промывки 1К>этому малоэф^ Ф^кгоеш. Дренаж тэккс кало;*1Фективэн из-га низкой водо1Гроницаб-мости вэдхчмецайц::* пород;

И) высокая плотность. ккэкая аэрация и высокая засоленность олаков нрчпятгтвунт развитию в них рэстотелькых корней. Поэтому осювнея масса корчей развпьэется в трещинах между блоками. Там шр»а растения получают водио-минеральное питание, здесь же про-из лычачке;

А > v.cu^zi б ш.-адгикр арсаденкя такие показатели состо-

яния печь, КПК мызюэть, ьлз.-йемкпеть ( HftT, на и др.), содержание сол'й, '.'Wf'CTL norлошйкид, пористjcti- и др., - ко отражают i етгроп>нн:>го хьрьктгра порис: га■структуры < натог-г.-я слотов и

трепин ), а относятся к иелску почвммаыу слою. зкяиеявгму трещины и олоки. Дня развития »а растений ка таких почвах прежде всего нужно знать состояние трещин: содержание в них воды, воздуха, солей, питательных веоесть;

6) поэтому возникают вопросы: как же орошать т&^е почвы; как устанавливать режкм орошения; каклми показателями почвы при этом надо'руководствоваться: как избежать глубинных потерь поливной воды и вызванных ими подъемов (подскоков) уровней верховодки или грунтовых вод: как проектировать дренаж.

Отмоченное выше особенности годно физических свойств треси-новатих наоухащих глинистых почв обуславливают необходимость изучения их влияния на процессы влэгосереноса в таких почвах.

В данной работе на основе новых математических модели! рассматриваемых процессов с использованием данных натурных экспериментов удалось обосновать не только режим и технологию оросения и параметра дренажа, но и почвенные показатели, ориентируясь на которые, следует назначать полив.

Во второй главе описываются прпролчохозяЯствемкие условия 'проведения натурных исследований на участке Голодной стеш в Узбекистане, сложенном трещиноватыми глинистыми каоухготмл почвами.

Детальные натурные исследования по выявлению э¿консулр.чоо-тей формирования водно-солевого рожкмз треданоаатах кэ^ухавдах глинистых почв проводились е УвЗекезсой ССР нз территории совхоза в Голодной степи. Опытный участок расположен в области развития мощных пролтиальных «глгаисов и глин < ммзюстьв 15... 30 м и

Климатические условия Голодней с топи сакжа к условиям

—

¿ленского массива САР. Годовое количество осадкор - 300...400 ш \ т.е. столько se, сколько на Алепеком массиве Сирии ). Среда-годовая текперэтура воздуха 14..Л5°с ( 1?Л°с на Алепеком массиве Сирии ), годовая сумма средлесуточган. сиояогичз^-кя актинпл ( >ЮСС > темпеоатур - 4000..-5000°С ( 55<Х)„ .6000°с на массиве Алчко 1. ерчдибмноголетьие значения ипдокса сухости сотаздяют 2,5.. .3,0 (т.е. столько же. смлько и на Ало пеком массиве СДР).

Прэпмутг©стввнниЯ тип почв в насте проведения опитоз в настоящее время - луговый серозем с интенсивным шлянием грунтовых .вод (который находятся на глубине S...3 м). Тел аасолешя - прэ-адуерстБснно глоркдко-судьфэтша, местами - сульфатао-хлориданИ.

По мегмжчйсксму составу почва опытного участка - средне су-глтшетая. Сре-гний ¡:оэ<Кицкент фаты рациа в слое О...Б ы составляет 0.4 m/cjt. Глубина тр*иит:ю0разстйнзя составляет во...100 см. что тает» характерно хдя почв массива Алепо в Сирия-

По сравчэшю' с массивом Алело, на. кете ром распространены трешшоватиэ нэоузсгио:е глинистые почва, .почвы опытного участка в Голодной cíe гаи содержат Меньше глины, в них Слабее проявляется паЗухаемость, трещгжовртость а способность к оорззовшша агрегв-тов. Показатель структурности ino Д.Ф. ВадштоК) почвы статного участка води». а фадтор дкстарскостн {да Н.А. Кзчинекому) мень-ои, чем на масскве Ал*по. Поэтому можно ожидать; выявленные в опытах в Голодной степи особенности формирования водного ре>дагз, сьязянны? с HíioyxtwMccTb» и тревагноаагозтью, применительно к ¿далекому массиву Сирш*. будут проявляться значительно сильнее.

Н'ччоер^лсъешю в месте рэсгодожспкя опытного участка по-л>№нэл cf ть вжол'^ьь £• ыум сзстегяы параллельных участков лотке;-« с расстояниями tórjy кики ш 400 м и ползтвних г«;лзд, нер-.тгиашз ^гягкдеку.мрпо оросителям. Расстояние ст

-л-

участаа до сдшаЛщего мвдхэзяЕстувшого канала ( зшалтееного в мояолетноЗ зетсшой одежде > - сясло <? Д^етаж жэ участке орошения - закратай горкзсатзльша гсячасныг гдубинсл по 3 х д расстоянием шжду дренами по 3Q0 м.

■ По шотздсксну ссстаау ороситедънэя вадз отнссатс.ч к еудь-Са-шой и хлордзно-суллфатнса ( по Розанову х МбзясбсЯ ) ^ й да-тэратуршы ланагм, шкврзлнзасгл сросителькс^ soja у сличалась с 1Э6Э года оо настоящее время с 0.6 г/л до 1.3 ГЛг го грнчин» роста шзералж?ацки речной волн из-за сососа з реку коллад гсрь"-;-дренахныг вод с Ешиерасшлозеззыд со речнсыу бассейну оросительных систем.

В третьей глава описаны полевые г лаборатории згсссврг>«.ч'г» по изучена» вздного се зима треиизоватнх ну^ухзиик сугхакисткл почв опытного участка.

Для проведения олытоз па азучэнизе водного резима cpcaa-ívK* сугдизиспга сероземно-дуговых дочз ss списанием ранеэ сит^см участке Сил лЗорудовая стзхгюаэпялЯ дззжлгтр с pas.vspasH a 2.Ss2.fi w а глуйезоЗ 2.5 ы. в яазаматрв с ссмсе^г ««ír^cioro зяагоы&ра «г теазлошгрез бвтась нзйлгдэнгя. зэ серадзи^кизч по почаеннс :т профили. Охруаащад террггсри* t ьа дгх.-з.'чекйеч шкэдадя ГОСЫОО ы, непосреягтгецза spmeetsjtaea ;< .ris-tver?;/) сро-шадась как х see производства нжэ лреггемке участки сегл~зэ сд>-0000« СО ООрОЗДам. Еэ tipCÍSЕСДССВ<?ЯНС« S4SOTK3 3£НЯТСМ ХДОДЧЭ!-ндком, вэдись наслздаюя за cíxavcH сгспэнил. эБЭЮТраясгзгрздазл, дгнгмгко! влзяностг езчвы з гдусяней угоззд груятозх! вед для пзследуда»го граЕвлоы г- шив результатов гзсчетов с; pajpoa-таааемгЗ мод^дя елагосерёноса.

Лазгмйгр вклечает cqhsu, ст-?ыкц котскго ачкра^г^ •

гидроизоляцией. Дно ден5ощх®аво. по вертикали вдоль одяпЬ стенки в лаакнгтр? умансвлеан датчики тензиоиэтров. В центре лиэж-jterpe имеется стеахиав с внутренним диаметром <5 ш для измерения ьлвмяости отдельных слоев ючш с помажь® B9i тронного ЬЛЬГСг-омера BTTF-I a jpffina грунтэшх вод. Не поверхности потаен.иго монолгта установлена ищрзизодсроаанвая но Сокам ивтвдлическея сСорнзя рсяа дат период"? юского создания в даде эксперимента слоя вдны sa лотерхмостк (для «одалировития поливав ).

В ¿пшиметрв древе деш опыты но; езучёнш дтгтлдги арности агикваля, -зерервелраделештя •влаги по проСил» почва мэегу шли-тага. Йзверхгость лизиметра сшбодкв от растений jl.щ обеспечения * гюмоЕкасти провадавдя тгецип тгьтп.т экспериментов. •

Colztiz показали» что процесс ^т^тчт""™? воды в треадноылвх ва^хакодх почва! зависит ь .определенной стелена от надичта. тр&-Я-к, их шраны к глубины, что, в (»о» очередь, связало с расположение* уровня грунтовых вод я формой влашости гочаы. Исследование 8того процесса показало, что ка скорость кшгтизааия злшгет гдузхка уровня грунтовых вед. Близкие гртчтошге' волн аомедляют скорость влгагванпя. Это' объясняется уманысешшм градиента' кв^ памярногэ Еотеввмию шчзанноО влага лхрв близких груитиаш. воды. Применительно к трешввзв&пм нааухашп* ючвам доводнитедь-шй »Здект срязьн с унвишвш глубины 8 даравы трещав при близкой 'Уровне грунтовых вод.

На скорость ¿шгпшчяия так» влияет чвЯЕчинн'начальшЛ влажности исчва. Emmawaase протэкавт сувветввшэ чвдланнее в Солее махнкх исходно к чвах. ь неаабухатах в вэтрвшновагьх сочвех вто связано с умаяьздввем градиенте давления почвешоЗ влага. £ триляовйтих awyxrosrax почвах jto дэталшгтвдьно объясняете» ешгштм трввю» ври уамжпъик, 4-р»« кроша вют-квваая а трв-

шзваватул нвбухапцух почэ/. m слвеным ааннзл» праяпгтапс! да отличается от динамика азпкаанм в сютреашзоваты© s звнаЗухав-. шв гочвв.

Ошгштельша особенностью, пр у гян^^^-тщ те^вы Lpa по-

лагав в Еабухащуа тредаяозЕТув почву является быстрое узел; чеяаэ елэзшсти ' в глубоких горизоетах особента при низкоа ¿гчальнс! Елаааости и срашжтельвэ медленно? ее дальвейаае уменьшай« в

- этих горизонтах в про из с-я послвдущев ин5альтр.щи^ в грунгоше • аода ( прс этом уровень гргнтовых вод бкстро оэддамается ), вса-

сыаания г почвенное' олока между трвциаами и подтятванза влага

вверх ю потаенному пробил» за.счет капигдярно-ссрСетоннах сил.

>

leu супе негодно почва, чем болме ширина г глубггнз тредда, тем заметнее аффеху быстрого глубинного сровалаэания подтаю a воы. При сравнительна bscckoî исходяог влаянослг, когда тресанообрз»о-ваша мало заме по, /ггрямиптя влажности соча в отдельных горизонта! протекает яодоож) однородней яэтредянозагыл» и яе набухают* . H04bê!<î в первус очередь увлажняется es рхкив сло~, затем года поступает вниз. Итак, характерной особеынссть» формирования профиля вдаиэомя в трешвозатсз васухащ-: т почве является систров проваливаяиа вода вниз со састемэ вертикаль иых тредна, затем подъем свсбодзо2 поверхности вода в этгс трешшис, набугаяла псчм

- за сче? вшггквавия воды в почвенные - блока между треганзмг, сро-двихеаие вода вниз до урсаяя грунтовых вод под влзгндам хатл-

,>лярно-сор1ционяых и гравитационных сил, смккалие трегим и замедление./^ или прэкраденое ) впитывания. ,',.';*" Для качественного .сравнения профилей влакностл,

щихся s проиессе,впитывания в кетрещиновзтыа и пенабухашнв пич-/ва»на рас., I . схемахгческа по фактически!»'данным изображены ха-рвктврние- для обои* одуче»в профиля шлжкоо'.и.. Иа раоукзю олму-

О éO PO SO -¿О WÀ

i и

ГЧ'

1 'Ь

VU 2

1

!

Л. Qtwaiîvœoe срашкшке проСг^Е шаюгостя (tío: гЗгеш 6«tart)H£ctacöHK3£ истек) nptt wnrrüBsram ь ©лж:рьгнуп таттветш®*-ту*К1) » трезвкаватую и&буз&иол* сочау(2) птл оляпатокй иачвлькоС bssœmzm íSK

tí! с *<) «зразуются спуата 1чтс cccjsa пллпыз.

ет, что прсфгль вламюоти в трещиноватой почве имеет максимум влняности в у"'»"»* горизонтаг смоченной толеж, а ет в верхних горизонтах как & нэгрешвтаэвагах. почвах.

Б лабораторных условиях на ЕвнаруЕанннх образцах шчнй, отобрааных ез гекетических слоев почвенного профиля опытного участка до глубины 220 ом, определена основная гкдрсфпзячеекая хорактвгнкгяяса (ОМ), а также изучен процесс наОухания и усадки гозчи1. .

Лабораторные исследования покезывввт , что особенности процесса набухания к усадки почв заюшчвятся в том, что

I) процесс набухания происходит, в основном, в течений пэр-енх двух часов пасле увлажнения почвы. Величине неОухвняя пропорциональна штоттаети езэтбк и оДратнскрошраиональна начальная - длуям: "т^ дэчвн. Величина не07Хйзшя существенно меныае при по»-тшшем уалаанепии гючеы независимо с: состояния почвы 'перед ур-при одноразовом гояюм ее кадеиасюэшт;

' 2) срешпшие ентонспбшстг! набухай ея к ееягпеения вож по-каЕЕвеет, »что в начале процесса ешгпгозвия .его интенсивность оолгае интенсивности ваоуханкя, в дадьЕбйгек есоткотош?, иеяду этаж процессами акравппвается,

АпахиЕ штш дпвттт теятв осяааывбвт, что влажность,, -хзу-отЕетстБ7гоая градаце струхтушпЯ усадди, йенээсв к владаияп -рри шасауальЕоЭ ииэтху-гярксЗ вхагошздхгш, *а влгдаюсть ;продела успгг^ острого соответствует какапгадькоЯ адосртздсонксЯ Е^ггоем-хссш.

Ддй н&теиатаче отото; шасаззи ссепенл Еаиз-^гги^ зсгасх ражторгптгк н£«7тагаы 'тр^дгнсаатых сэчв в бп^ч гавгещаяги! Ежцягаж-ссрсшсенсгх ^гз^оедя в^ггк у. ипреатоста и и .-язаЗВдзг-

«згеа нзагсг^этеагниога к о-г ядолаоотктхатчк! нсйол1оедаки''«е-Гв«1_

«¿сине разработки" ряда советсткиг и зарубежных авторов, развитая впоследстриа i.H* г-эйлигером, 1Треддо*ешаа математическая модель строения перового пространства трелшноватоЯ набухающей почвы Bitojne удовлбтво. лтельно ошсывзет характеристику 014 такой почвы ж может JbiTb использована для составления ыоделз влагопе ре коса,

Четвертая глава шсвящена шитадюнному моделированию вод-вого режима трещиноаатых набухающих глинистых £»чв г сошставле— язв результатов расчетов с энными натуреых исследования, Разра-сотке теории движения вода в гетерогенных трещиноватых пористых средах дасвящеш ■ работг ряда советстках и зарубежных авторов ■; Голованов А.И., Кац Д.М», Зборшук'А.Г., Charbeaaau B.J.,' Edwards w.ir., СеппАгп ). В этих работах описывается движение воды ло трещиноватым почвам без учет& динамики ааоухашя. - '

Приближенный теоретический анализ процесса вгытываияя . в трещиноватую наяухамаую почву выполнил Н. Никольский. its его работы следует, что для описания даетамики впитывании в ,тре:дагю-вату» яабухаадую гтпнстуя почву, можно' в первом приближении рассматривать классические уравнения впитывания 1.Н. Костикова, Дж. делила, ■ЗСартока, С.Ф. Аверьянова ч др. в вет1»йИноватую ненабу-хахщув почву, подбирая входяета в .них коэфЦипвнты для жютижа— яил соотзэтетвяя натуре абсолютах значений скорости впитывания.

При моделировании процесса испарения (физическое г транстл- . рация) можно таи» форма/ьш игнорировать факт появленияртренда; усыхтния. Задача. о рлаготореносе в греаииоват^х почвах при известной интенсивности "алагойбмена( на поверхности* почвы ' ( в процессе выпадения дождя или при цсдарешш ) рассмотрена. И.С.-Панковским ^

Особое значение гадает рассмотрение процесса перераспре .селения влаги но лрофыт трещиноватой набухащей глинистой почвы по сие очвревногто иолгва. В' Ваягей работе использован упрощенный заришт матемзтичваяаа чоде,ж, предложэнаой б последнее .время А.К.Зейжгером, Суть этой модели заключается •£ следупим,

рвссматргзвается одпзвреиенноа даизание со cscsjmq трелив s разделяемых nus блоков ( матриц ) , процесс расширения или усадгсв трещин ( вплоть до паяного их -смыкания при „высцханпи .пи увлажавши почвенного прсЗвгя,. а тткже водообмен ï евду трещинами г блоками. £дя описания влатопереноса А..М. Еайлигвром придгзжена математике екая модель в виде системы даИерэюта льыкг уравнанкй дшсевния вош з блоках L трещинах* дшюлвв-даая моделями! оспю— . BOS гидрофизической характеристики почвы ' (' ОГХ ), .кое<йицвентог ~ ВЛШ ОПрОВОВНОСТЕ 0Ж'"ов .в ■ Ксхпдгнш ИЕ^ОрОПИЙ, нэ обходи—

мая для.реалвзаши.тделЯ, базируется на линных ласоратпра^х опытов да набуханию 'дочвентд образцов, ю изучению ОГХ л влаго-проводностн еочш, на Д8ЙКЦ£ cfc мшсромсрфологическом и .грзвудоме трнчвскм( составе пачьи.

Для упроиния задачи прогаэта водного ретама -в - тре пинов svin наоухагиях гданистыт хлвах нами, дрпдлгаднпв JUU. .'Звйлигера, геттпльзовавв ущаэиэнная модвдь ваднтго рекима, в. основе : которой система, валнпоалансовых уравееьяД: ворхнег » ^уюн шчвена> -го профиля, в котором -раяввваотез . .ирадаетк .тршатоооразевания (слоя с наиболее заметным^изменением Елаанасти шчвы), ;И:Кжчэго слоя, где трепаны праятятаски не наытдаютоя. Эта -escreus нений амавт визк

.для грезил

„,-о.а

V - яг [<с,т ♦ "¿р,г - V» j - д

СГ>

Для блоков с ланейншг размером 1.

Д - д « + Ко + " %.в ]- . (3)

* ( % •

для водообмена в системе трещяны-одоиц НИЖНЯЯ слой

. ш 5 } -о. » . з ...

А*и*<6 + - ЧДР + > '

гда д д д *к - изменение запасов еои, соотеегстеавно, в трепцгаах, блоках в г никнем слой. Эти: Еелпасньг расечдтызаштсд еледгташк о<Зразсмг

- * (5)

д гб - ^ - »^Г * - -Г '- СГ'В];

(в>-

и***™ I- с• -*.)'*

х-г,

♦".(*.-«У*) С7)

В формулах (I)...(7) применялась следущие обозначения: "V "V» ~ пористость элементарного представительного объема (ЗЛО), блока к нижнего слоя, соотнесгвенно; - объем трещин в процентах от общего объема; р - значение капиллярного гготенцва?--ла дяя блока; - величина насыщенности норового пространства блоков; - степень заполнения трещин водой; с^, ся- дифференциальная влагоемкость и влагонасыщэнность блока; сатг -дифференциальный коэфрвдюат пористости эщ и блока; коэф-

фициент влагояроводаостк блока; нурв- уровень грунтовых еод; г^ мощность расчетного слоя; е, с - эмпирические коэффициенты; чос,чор ~ осадки и полпшая норма, в мм; вертикаль-

ный: водообмен на нижней границе трещиноватого слоя, происходящий черев трещины и тело блоков, соотвэственно.'

Сравнение рассчитанных л экспериментальных данных по изменениям влажности почвы и уровня грунтовых вод для условий проведения полевкх опытов, показало их хорошую сходимость, что подтвердило практическую пригодность предложенной модели (1)...{7).

На рис. 2 в качестве примера показано сравнение рассчитав-вой в измеренной в полевых опытах динамика влажности », осред-ненной в трещиноватом слое 0...80 см. Здесь также показаны результаты расчетов хода » и водообмена ч с подстилающим слоем по модели (1)...(7) и классической модели бесструктурной почвы.

Расчеты :покаэали, что максимального раскрытия трещины достигают при объемной Еланзосга згочвы ' ( в дояяхот объема водоне-сыщенной почвы ) менее 0,15—Д,20. Влажность завядашя составляет примерно 0,1-..0,15. Дравддн закрыв алкгся нш объемной вла-хаостн почвы болев 0,35.. „0,37 (оря обшей пористости ее - свата 0,50), т.е. соответствующей примерло предельно» полевой улргоем-ШВ. Оптимальане для рестана» предали вэыенэлш; ычжгостк

ъг

о.з

0.2 о

ю 20 ю*

>><т

|

3

ш / —^- -к

V/ С

—• - -]- -

/ 2 1 |

В (■ » 1 ' / 0 / 3- / % & / Г 1 >0 £ £ 2*

\ я , /у — —г -

к 1

р 1

7*

Рис.2. Сравнение расчетов динамики объемной влажности » (в долях о» объема влагонасвдежюй почвы) в. слое О...80 см трещиноватой навугаадей суглинистой почвы и динамики инфильтраиионного сброса влаги а вниз из этого сдоя в течение пе-вых суток псслё,полива

1- расчет по модели треияновйгой почвы;

2- расчет по модели бесструктурной почвы с коэффициентом фильтрации, увеличенным до 5*0 «/су?;

3- расчэт по модели бесструктурной почвы с коэффициента (фильтрации 0.4 м/сут;

о- измеренные значения

почвы, которых следует придерживаться в течение вегетации в кор-нообктаемом слое составляют (0,6.. Л ,0)ШВ и 0,30...0,35, т.е. влажность доена быть ниже ток, пра которой трещинч заплывают. В оптимальном для растений интервала влажности трещины всегда при-, сутствуют. ОбкаЯ объем трещин при уменьшении влажности от ППВ до

0,6 ШВ увеличивается от О до 5___154 от объема водонасыщешой

почвы, т.е. в оптимальном для растений интервале влажности им доступно в трещинах от О до 0,05...0,15/0,35 * 15.,.40® общих элагозапасов почвы в течение относительно коротких промежутков времени.

Для предупреждения "провалшания" поливной воды по системе трещин транзитом в глубокие слои почвы в для сокращение непродуктивного испарения воды ив трещин можно предложить проводить регулярное мелкое (на глубину 5...Ю см) рыхление почвы до и после каждого полива. Такая рекомендация не нова, во на практике, к сожалению," на используется.

Для подтверждения такого предложения по увязке режима орошения с системой агротехники была вшолаэна серия расчетов водного баланса трещиноватого слоя О...30 см для условий опытного участка в Голодной степи пра различиях режимах орооезая хлопчатника и условии поддержания влажности почвы в различных пределах внутри оптимального доя растений интервала: 0,20...0,36 ск'/см*. Проводились расчеты водного режима . для случая оров^ния бе» рыхления поверхности а ш модели бесструктурной почвы для случая орошения с рыхлением поверхности. Применение модели бесструктурной почвы в последнем случае весьма условно, ».к. истинная картина инфильтрации воды в трещиноватую гочэу, покрытую сверх!' разрыхленным слоем, солее сложна. Однако в первом прабвмаши модель для Своотруктурыой почва позволяв® тжеэвть шкшзмв вгро-

-А4-

технической обработки почвы на водный баланс корнэобитаемого слоя, особенно для условий относительно хорошо водопроницаемой почвы - о.-» м/сут) опытного участка в Голодной степи.

Поливы назначались в расчетах из условия поддержания влажности почвы в благоприятных для растений пределах: от 0,21, 0,23 или 0,25 ( т.е. от 0,6, о,6в или 0.71 ПЛВ в различных вариантах расчетов ) до шв - 0,35 в корнеооитаэмом слое, переменном в течении вегетации.' Глуйиа расчетного корнеобитаемого слоя . ( слоя узлакнония ) увеличивалась в течение вегетации с од до 0,8 м по мере роста хлопчатника. Суммарное испарение рассматривалось зависящим от влажности почвы. 3 результате расчетов >вычислены величины оросительных норм оц»^ и орж и величины Суммарных за йегехаайв глубинных инфильтрационаых потерь поливных вод о} и ДЛй случаев, соответственно, без поверхностного рыхления Е'с поверхностным рыхлением. Результаты расчетов показаны'в табл. I.

Таблица I

Сравнение оросительных корм ор и величин инфильтреционных потерь- о, рассчитанных для условий, когда проводится пред-. поливная и послеполивная обработка поверхности трещиноватой набухащей глинистой почва С °р1 и ъж ) и когда такая обработка не проводятся ( ср, в |

Цреддаливная влажность ( в долях от¡объема водонасы-щенной почвы) КМ в мм Ор, мм V мм о ¿7 брг.

0.21 1032 193 870 0.1Э 0.04

0.23 996 аз 964 56 0.08 . 0.06

0.25 1036 123 1024 НО 0.13 о.п

Как следует из этой таблица, поверхностное рыхление весьма эффективно для умеренное водоподачи, когда дорну скаэтек снижение влажности почвы ■. до нижней границы оптимального тате рвала - до с,G ШВ. В этом случае с поверхности почва развивается интенсивное треизшосСразовякйв, приводящее, если на провести поверхностное рихлениэ, к большим глуошвык сбросам ( TSS от оросительной нормы нетто > к к интенсивному физическому испарению. поверхностное рыхление должно сократить эти потери в 4...5 раз. Это позволят снизить оросительный и тояианые нормы.

Расчеты водного режима трещиноватой печвы также дали интересный и, казалось бы, неозеиданный результат, рост предггсиквБой влажности с 0,21 до 0,23 не вызвал логичного уличения оросительной нормы opi> э привел las» я ее снижение в связи с сокрз-Еэгшем ахфлльтрациодаых потере которое явилось следствием набухания почвы а постоянного смыкания годоороводящих трегош. Caexsëza 6t облегчило действие дренэяа и привело к стщгсяави» грунтовых вод глубине 2,5 м. Дальнейшее увеличение преягаливной »легкости вновь сопровождается ростом ,ин$йльтрецаснаых потерь е , оросительной нормы ор и подъемом уровня грунтовых вод. Кнфгльтр-ациоакые потери ' увеличиваются " из-за усиления влагопроводаостя самих почвеншх блоков» Отсвда следует, что, если во проводить поверхностное рыхление почвы, то для экономного использования ашииной водш предггаливную влагн^ягь' почвы следует поддераиаать в относительно узких яределах:не айяэ 0,65 в не выше 0,70 от ППВ.

ЗАКЛОЧВНИВ

I. Трещиноватые набухашие глияистые почва широко распространены на орсяаемых ц пригодных к орошению территориях в различных странах ïjnrpa. 3 Сир;я они занимают около 40Ï пригодных* для

сельского хозяйства территорий.

2. Развитие орошения таких почв сдерживается в связи с особыми ех свойствами: наличием система хорошо водо- и воздухопроводных трешш í до глубины Z м ) в относительно суша почвах и елебопроницаедак для воздуха, вода и корней растения почвенный блоков между треошамл. Максимальной пшрины такие трещины досягает при влажности гючвы менее 0.5 1ГОВ. Полное смыкание [^исходит в течение несколько: часов при достиэюнии влажности значения ШВ.

3. При поливах в сухуи растрескавшуюся почву ( гфи предпо-ливной влажности в слое 0-8Q см меныае 0.65 ПШ ) значительная часть воды непроизводительно сбрасывается в глубокие недоступные растениям -слои. Корни растений получаю? значительную часть водно-минерального питания и дыхания в системе трещин, концентрируются в ней и слабо проникают в почвенные блоки. ОпреснеЕие таких почв затруднительно.

4. Проварена материалами н&туршсс экспериментов матэматиче-сквя модель прогноза годного режима _ трещиноватой. набухающей ' гдишетой почвы, учитывающая взаимосвязанное движение воды по системе тр&щив и почвенных блоков между ними, а также процессы набухания и усадки дачвя, сужения и расширения трешш.

б. Для опасения процесса впитывания в набухающую трещиноватую глинистую почву можно в первом приближении попользовать кдассичсекиэ уравнения впитывания в ненябухащую и нетращинова-тую почву, подбирая в них лишь соответствующие натурным условиям параметры.

д,1я описания процессов фортгровшмя водного режима трз-

-4Г-

щаковагах набухавдих глинистых почв в условия! орошения, вклнна-вдих динамику влагозапасов почвы, водообмена между почвенным слоем в гючвообразуицей породой, классическая модель влаг^пере-носа в бесструктурных нетрещиноватых почвах малопригодна,

7. Для рационального расходования воды при орошении трещиноватых набухающих глинистых почв рекомендуется рыхлить кг поверхность на глубину не более 10 см до и после каждого полива, либо проводить поливы при влажности не вике 0.65 а не ваше 0.70 ИПБ. , "

3. Использованная в работе математическая модель формирования водного режима мгскет найти также применение при разработке модели солевого режима трещиноватых набухэгодх глинистых почв.

3AKA3N,

?АКАЗ№1ГЭ4. ОБЪЕМ-1)1, Л. ТЧРАЛ-100.

poTAmn-iHT кикх