Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование техники и технологии полива дождеванием в условиях Средней Азии

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование техники и технологии полива дождеванием в условиях Средней Азии"

I С. \\^?НИСТЕРСТПО СЕЛЬСКОГО И ЙОДНОГО ХОЗЯЙСТВА I и РЕСПУЗЛИКМ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ II МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рутсопксп

СЕВРЮГИ!! Питалпй КслстгктппоБгге

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИВА ДОЖДЕВАНИЕМ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ АЗИИ

Сгтсцкалыгссп»: G6.0i.02 - Мелиорация и срсшгзмоз земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических даук

Ташкент - 1998

Работа выполнена в Среднеазиатском научно-исследовательском институте ирригации им. В.Д. Журина (СА11ИИРИ)

Официальные оппоненты: -доктор технических наук Безбородов Г.А -доктор технических наук, профессор Рахнмбаев Ф.М. -доктор технических наук, профессор Абдураманов A.A.

Ведущая организация (предприятие) - Узбекский научно-исследовательский институт хлопководства (УзНИИХ).

Защита состоится "5" И ЮЛ Л 1998г в АО часов на заседании специализированного совета К. 120. Об. 02 по защите диссертаций при Ташкентском институте инженеров ирригации с ыемнизации сельского хозяйства (ТИИИМСХ)

Адрес: 700 ООО, ГСП, г. Ташкент, ул. Кары-Ниязова, 39

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "-3 О" М А Я 1998г.

Учёный секрсмарь специализированног кандидат технических наук, доцент

<

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях вридного климата Средней Азии, где производство сельхозпродукции без орошения просто немыслимо, продуктивность сольхозпроизводства предопределяется уровнем оросительных ме-лиораций. Последний оказывает х тому же огромное влияние на всю систему водопользования, которая предопределяет экологическую обстановку в регионе.

Бурное развитие оросительных мелиораций, ориентированных на бо-роэдковый лолиз, подменивший за годы Советской власти издревле применявшийся джоячный слоссЗ полива на небольших хорошо спланированных участках, привело к неизбежности полива с большими поверхностными и глубинными сбросами, которые росли по мере ухрулнония полизных участков й достигли 50-60% от оросительной нормы, определяемой в среднем в 130С0 м'/га. Площади орошаемых земель к 1990 году достигли только по Узбекистану 4,2 млн. га, а в целом по региону - свыше 7 млн.га. Объем водозабора достиг 120 км3, приблизившись к величине общих водных ресурсов. В результате сток в Аральское море резко сократился, и уровень еоды в Арале упал на 19 м, что привело х эхологичосхой катастрофе, серьезно сказавшейся на социальном развитии народов Средней Азии. Таким образом, прежняя ориентация на простой и дешевый способ бороздкового полива, привела ныне к необходимости огромных капвложений на спасение Аральского моря. В настоящее время совершенно очшзидно, чтп бсроздковый полив необходимо совершенствовать.

В идеале полив должен быть таким, при котором во все точки орошаемого поля вода подается одновременно со скоростью, изменяющейся в соответствии с уменьшением скорости впитывания влаги почвой,. Достичь требуемого водораспределения можно только с использованием соответствующих механизмов в виде поливных или дождевальных маши^ Технология работы этих машин может предусматривать дискретную во-доподачу в короткие тупые борозды или подачу переменной струей, или прерывистое дохадевание с регулируемой частотой импульсов, но в любом случае скорость водолодачи должна соответствовать схорости впиты-

вания влаги почвой. В противном случав сток, следовательно, и потери воды • неизбежны Стремление к собе^еннымдехнологиям водораспредепения должРй сЦ^ ^ритал^ных мелиораций.

^йу'сйай^^вйнизмов, наиболее равноМерно распределяющих воду гй ороийекюму полю, следует отметить дождевальную машины. Однако высокая интенсивность дождя и несовершенство ^ прежних, технологий дождевания не позволили широко и эффективно ислоль-, ¡¡ювдть мч в условиях Средней Азии.

Разработкой же технологий, „полива, регулирующих скорость водо-I гщф^ф» не занимался, хотя работ

,гпо .опраде^и^, влияния отдельных' Характеристик дождя (интенсивности, : ■: г диаметра и энергии капель) на дскггоковые-нормы впитывания имеется боль-июе (юли^^вб: СреДй Н|ЙчЯёДув^:шМетить работь|: Костикова АН,, Петра-

ба Б.Г,, Д&пЗДСЗЗ

Н.П., Прэрбраженасой Н.В., Исаева АЛ, Ерхоаа Н.С., ИльинаКИ.,Абрамова.А.М,, Кервалишаили Д.М., Наниташэили О.С., Севастьянова В.К., Дэримбетова УД., Гусейнова Г.М., Гусейн-Заде М.Х., •Кпепальсюь ; ,,«> А.П,-,гТиеукУлова А:Т^ ХУййа'Р.Дг,'Чи^асЬва В.Я., Колесника Ф.И., Москви-; „'чебдДОА, й др' По&тЬму предлагаемые научные концепции автора пораэра-1 ботк<?_ беСсточнь1х технологий доладеаания дрименительно к конкретным гидромелиоративным урлоаиям, сельхозкультурам и оптимальным режимам их орошения представляете весьма, актуальными.

: ;- :а' -Цель (/ задачи исследований. Разработать теоретические основы бессточных технологий перевода .оросительной воды в почвенную влагу, отработать на практику новые Методы экспериментальных исследований и дать методику расчета бессточных технологий для конкретных серийных и предла-, геемьес динамики влажности и водопо-

требления" (сонкг'Зтнои культуры во время и после полива для конкретного севооборотного участка; обосновать предлагаемые новые направления совер-

г

: данствдван^ тах^^ дозедевания с регулируемыми характеристиками факела прврьиистога йождяи разработать элементы конструкций внутрихозяйственной оросительной сатй)Ттригодныа дпя осуществления водозабора в дзи-пении на выровненных и волнистых рельефах местности

Методика цсрщдоа^ний, Комплексность исследований, представленных в работе, потребовала применения различных общепринятых теоретических и экспериментальных методов с широким привлечением методов математической статистики, теории вероятности, методов планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных с привлечением вычислительных машин. Процессы формирования прерывных струй исследовались с использованием метода стробоскопического фотографирования, разработанного автором. Структура и качественные характеристики дождя исследовались с использованием методики Л1 шевского, ОСТ-70.1.-74, СНИП 2.06.03-85; вопросы испарения и транспирации - с привлечением аналитических и экспериментальных методов, разработанных Максвеллом, Заком, Федоренко, Лебедевым, Мансуровым; вопросы задержания воды га листья» растений - с использованием методик предложенных Эйгером, Руткоэским, Лоховым, Виноградовым и др. Анализ результатов исследований проводился на основе уточненных методов, предложенных автором. Микроклимат на орошаемом пола изучался с использованием баротермйгидрометроа с учетом мотодов, предложенных Скворцовым. Водопотр«'блени& сельхозкультур определялось О использованием метода водного баланса. Урожайность и фенологические исследования за ростом и развитием хлопчатника проводились а соответствии с методикой УзНИИХ. Испытания дождевальных машин на МИС И в хозяйствах проводились в соответствии с методикой ОСТ-70.11.1-74, а технологические схемы полива и параметры технологии дозедевания выверялись с учетом рекомендаций ВНИИМиТП и СоюзВодпроекта. Метода обоснования бессточных технологий дождевания разработаны автором с учетом известных работ по впитыванию влаги почвой, написанных А.Н. Костиковым, А.И'. Будаговским, Н.И. Ильиным, ас. Еркозым, А.П. Исаевым, Г.Е. Ту»уиэд и др.

Объехты исследований. Исследи»®« проводились на научно - исследовательской станции по технике орошения (КИОТО) 0 Калининском района Ташкентской области, в совхозах е Пахтаарал» (Казахстан),» Северный маяк» Среднечирчикского района Ташкентской области, 1А Сырдарьинского района,

« Пятилетие Узбекистана» Гамбийского района Ташкентской области. Испытания дождевальной машины проводились на Киргизской машино - испытательной станции(г.Кант) и а прилегающих совхозах, а также в совхозах Херсонской, Николаевской области на Южно-Украинской МИС.

Установлены аналитические и экспериментальные зависимости между средствами, возмущающими струю, и показателем сплошности струи, а также зависимости между баллистическими параметрами струи и качеством дождя.

Предложено использовать компактные и прерывные струи для разработки дождевальных машин нового типа, работающих в движении, о периодической подачей воды то в одну, то в другую стороны, в том числе, рабо-Тфюцрис по принципу импульсных аппаратов-

Разработаны методы расчета дальнеструйных фронтальных машин.

Предложены дальнейшие пути совершенствования дождевальных машин на принципах, не имеющих мировых аналогов и защищенных патентами.

Установлены экспериментальные зависимости, позволившие утверждать, что опыт-'предшествующих исследований е- части определения «старения капель не учитывал влияния быстро формирующегося микроклимата поля. Поэтому, фактически величина испарения капель дождя в воздухе меньше общепринятых величин......

. Установлено, кто метод -дождемеров,, используемый- для определение величины осадков при дождевании, в том числе, осевших на листьях растений не учитывает значительной'величины испарения с поверхности собранной в доздемере воду. Поэтому .результаты опыта зависят от его продолжительности.

Установлено, что разница в слое осадков дождемеров, установленньи над растением и возле него, вовсе не отражает слой осадков, осевший на листьях, поскольку в результате отражения капель дождя в дождемер, стоящий рядом с растением,, выпадаетдаждь более высокой интенсивности.

Установлено, что в результате, проходафаката дождя над орошаемым полем, формируется-иной ми1ф01атумагтюля;-которь1й постепенно е -течение

многих суток, возвращается к исходным параметрам, оказывая влияние на снижение транспирвции растений, полностью прекращающейся в период высыхания листьев растений

Установлены зависимости между прерывным и непрерывным дождеванием путем введения понятия показателя прерывистости дождя.

— По мере снижения показателя прерывистости дождя снижается энергия воздействия его на почву, повышаются достоковые нормы полива и увеличивается глубина промачивания.

Показатель прерывистости дождя можно регулировать путем изменения длины гона или скорости движения Лакела, а так же путем изменения частоты возмущения струи.

Скорость перевода оросительной воды в почвенную влагу на орошаемом массиве зависит от площади одновременного смачивания, интенсивности дождя в факеле, диаметра капель, показателя прерывистости и ее можно регулировать.

Разработаны теоретические основы бессточного перевода оросительной воды в почвенную влагу с учетом режимов орошения культуры и водопо- , Требления на участке хлопкового севооборота.

¡Защищаемые положения. Установлено, что качество факела искусственного дождя повышается, если периодически, по заданной технологии, воздействовать на струю различного рода лопатками, превращая сплошные струи в прерывные с заданным показателем сплошности.

Для турбинок и разбрызгивателей определены аналитические зависимости, устанавливающие связь между размерами названных устройств и показателем сплошности струи.

Найдены экспериментальные зависимости между показателем сплош-

*

пост струи, ее баллистическими параметрами и качеством факела дождя.

Найдены оптимальные значения показателя сплошности, позволившие' использовать прерывные струма дождевальных машинах, работающих в Движении.

- Введено новое понятие (показатель прерывистости доведя) и установлена аналитическая зависимость между интенсивностью дождя в факеле и интенсивностью еодоподачи.

разработана технологиябессточного перевода требуемых поливных норм в почвенную влагу и найдены аналитические зависимости между техно* Логическими параметрами полиаа (скоростью движения или вращения факела дождя, временем полива, временем прохода или этапа полива, паузой, слоем осадков, длиной гона) в зависимости от качества дождя (интенсивности в факеле, интенсивности еодоподачи, диаметра капель) конкретной дождевальной машины с учетам водопроницаемости и испарения с расчетного Слоя почвы.

Найдены экспериментальные и аналитические зависимости, позволившие определить величину испарения капель дождя в факеле, с учетом структуры дождя и быстроизменяющегося микроклимата.

. Найдены частные экспериментальные уравнения, позволившие определить величину осевшего на листьях слоя осадков, о учетом динамики развития листовой поверхности хлопчатника.

Установлено, что формулы СНиП .2.06.03-65 и СЮТ-70.11.1-74, касающиеся определений величины испарения при полива дождеванием и потерь на испарение за период падения капель, не пригодны для использования, поскольку основаны на методике открытых дождемеров и дают существенно завышенные показания.

Найдены экспериментальные значения параметров вплывания для различных почз, с учетом влияния их влажности, меняющейся по горизонтам и с учетом качества дождя.

Получены экспериментальные уравнения, позволившие определить динамику снижения запасов влаги в расчетном горизонте после полива дожде-еанием.

Разработана методика расчета технологии дождевания с учетом конкретных природно-хозяйственных условий, режимов орошения конкретных

культур, и в целом, хлопкового севооборотного поля; дан пример расчета применительно к машине «Кубань»

Разработана методика расчета рабочих характеристик для дальнеструйных фронтальных машин и предложены направления их совершенетвб-еакия.

Предложены новые конструкции дождевальных низко интенсивных шланговых машин.

Разработана подпорная перемычка с регулятором уровня воды а нижнем бьефе и предложен ряз конструкций новых элементов оросительной се» ти, позволяющих существенно снизить потери воды.

Экспериментально подтверждена прибавка урожая и существенная экономия оросительной воды при поливе дождезани'ем по предпсжэнкой технологии, а также показаны возможности существенного расширения зоны применения дождевания э Узбекистане.

Практическая ценность, Теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать ряд принципиально новых срадстз управления распадом струй, защищенных авторскими свидетельствами и патентами, и на их основе внедрить в серийнсэ производство новую дельиеструймух» машину фронтального действия с периодически возмущаемой струей (ДФД-80); разработать и внедрить в производство на ПО ХКЗ методиху расчета рабочих^органов фронтальных машин;- разработал» и-изготоветгь гксперкгаен^ тальный образец второй машины фронтального действия с периодической подачей воды и повышенной шириной захвата, работающей в движении на самоходном шасси в автоматическом режиме(ДФДС-80); предложить, обосновать и передать на разработку в КБ «АП Дождь»(г.Санкт-Петербург), много-" проходную шланговую машину, обеспечивающую водогюдачу во все точки орошаемого участка с равными промежутками времени; предложить и сбо<> новать принципиально нопса направление раэсти:- ¿з/давгльных машин с факелом дождя одновременна,' лгрсмвщагец$имся пг сгалу и фронту с иктг*-сиэностью водоподачи, соизмеримой со скоростью водопотреблэния культур.

Экспериментальные исследования различных дождевальных машин в различных природно-хоэяйственных условиях Узбекистана позволили рээра-

ботать рекомендации ло проектированию оросительной сети для машин, работающих в движении на уклонных землях и волнистом рельефе местности, и построить ОПУ под дождевальную машину «Кубань» с передвижной подпорной перемычкой в Среднечирчикском, Гглабинскоы и Ильичеаском районах Ташкентской и Сырдарьинекой областях на площади более 500 га.

Теоретически разработанные технологии бессточного перевода оросительной воды е почвенную влагу экспериментально проверены на ОПУ и подтвердили свою эффективность на поливе хлопчатника, практически доказав возможность экономии оросительной воды и прибавки урожая хлопчатника не менее 3-Siyre

рнеДовное. Результаты разработок использованы:

» Институтом ВНИИМиТП, СоюзВОДПРОЕКТ, УзГИПРОВОДХОЗ, проектной группой ТашОблПУВХ е веде переданных им рекомендаций по технологии полива дождевальной машиной «Кубань». Эффект от внедрения составил S57 руб/га/год.

• Заводом изготовителем « ПО Херсонский комбайновый завод", который наладил серийный выпуск машин ДФД-50 и получил прибыль свыше 5 млн. руб/год

• Хозяйствами, купившими машину ДФД-80 и получившими прибыль по 1550 руб/год на одну машину.

• Институтом ТИИИМСХ, который издал, подготовленное автором « Методическое руководство по применению дождевальных машин в Сродней Азии и расчету параметров поливных участков» и использовал его для обучения студентов.

• Конструкторским бюро «АЛ Дождь» (г. Санкт-Петербург), разработавшего конструкторскую документацию на передвижную подпорную перемычку с регулятором уровня воды а нижнем бьефе и дождевальную шланговую машину с факелом дождя, вращающимся по овалу.

• Институтом ЖГМСИ, который^утаердил и принял для использования «Методическое руководство по технологии дождевания машинами фронтального действия, работающими в движении, для условий центральной части бассейна реки Сырдарья».

• Теоретические концепции автора легли в основу семи диссертационных работ, которые под его руководством успешно защищены соискателями ТИИИМСХ на звание кандидатов технических наук.

Агтобзиия рарот. Материалы диссертации обсуждались на техническом совете а совхозе «Пахта-Арал» в 1973 году, в Ильичевском Исполкоме в 1991 г., на ученых советах ВНИИМиТП (1976-1988 г.), на 7-ом координационном совещании в г. Ереване (1977 г.), на Всесоюзной научной конференции в ВИСХОМ, (Москва, 1979 г.), на объединенных технических советах трех министерств (ММиВХ СССР, МСХ СССР, МТиСХМ СССР ) И Госком сельхозтехники ( Москва, 1977 г.), на совещаниях ММиВХ Узбекистана и техсоветах Средаз-гипроводхоза, ТашОблПУВХ (1988-1990 г.), Водпроекта (1993 г.), ЖГМСИ (1994 г.); научных семинарах САНМИРИ, УзНИИХ, ТИИИМСХ (1997 г.)

Публикация. Основные положения диссертационной работы изложены в 56 публикациях

Состав. Диссертационная работа состоит из . введения, четырнадцати глав, заключения, 235 стр. текста, 79 таблиц, 94 рисунков и 34 стр. приложений. Список использованной литературы включает 256 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Искусственный дождь и его характеристики. При истечении жидкости через наездки в воздушную среду формируются струи, образующие при распаде факел дождя.

Струи подразделяют на осесимметричныеи плоские (веерные). Первые бывают компактными, возмущёнными и прерывными. До работы автора понятия показателя прерывистости и возмущения не существовало, поэтому при изучении баллистики и распада идентичных струй, но по-разному возмущенных, получали результаты с существенными расхождениями.

Для прерывных струй, формируемых турбингами, разбрызгивателями и т.п. средствами, введено понятие «Показатель сплошности» (рис. 1...3)

с=7~д <1,> .

Рис.2 Принципиальная схема прерывателя

на показатель сплошности струи

где t - длина отрезков сплошной част струй ; Л- воздушный зазор между от-, резками. Установлена связь между конструктивными параметрами турбинки и разбрызгивателя и показателем сплошности струи, которая выразилась уравнениями

С = 1 + ESina + tSinoCosa) <1.3)

ли,

где: Дп- диаметр турбинки; Ил- глубина погружения в струю; В- ширина лопатки; К- козффициент(К=0,83-0,93); п-количество лопаток разбрызгивателя; Do-диаметр разбрызгивателя; fie-диаметр струи; Б-длина лопатки.

В качестве параметров искусственного дождя, характеризуют»« его качество, используют понятия: р-интенсивность; ¿к- диаметр капель; Кзф.п- коэффициент эффективного полива.

Различают среднюю интенсивность в факеле непрерывного дождя { рф) и интенсивность в факела прерывистого дождя, называемую фиктивной интенсивностью. Вработе интенсивность, прерывистого, дождя-. маэвзнз-интенсивностыо всдсподачи {рф ). До а« пор саязи между названными ин-

тенсивностями на существовало, поскольку не было характеристики прерывистости дождя. Автором введено понятие показателя прерывистости.

Сяа7Т7 ■ <14>

I, + г

где -13- время этапа полива; т - время паузы между этапами. Получена зависимость

дврфСп (1.5) '

позволившая классифицировать характер прерывистого дождя и сравнивать его воздействие на почву с непрерывным дождем. Принято считать, что качество деждя оказывает влияние нш процесс перевода дсоедегой воды в поч венную влагу, и для каждой почвы и машины существует зрозионмо допусти-

- и -

мая поливная норма;( ЭДПН) m, =P/S, где: Р- рочвенная характеристика; 8 энергетическая харацтеристикадождя ( ЭХД). По Н.С.Ерхову.

Ф^"') Об)

г

где: B,q- почвенные параметры, р1- интенсивность дождя с каплями ранними 1 мм

Известны и другие энергетические характеристики дождя. По Б.М.Лэ-бедееу, это скорость падения капли (Vk), по Г.И Швебсу, это удельная мощность:

^«O,OO03pX(n,Vj) (t. Ц

По А-П. Исаеву, это критерий силы удара капель о почву.

S M=751VMt' (16)

Однако перечисленные показатели характеризуют энергию отдельной капли, тргдз как на почву воздействует не капля, а факел дождя с определенной интенсивностью. Поэтому введено понятие - энергетический показатель дождевого облака:

S до = кфт ! 0-9)

. гда: ho- постоянный множитель, зависящий от принятых допущений.

Q учетом энергии дождевого облака предложено уточнять почвенный параметр (А) по ужа известному параматру(Аизв), полученному в опытах с доэдеад, имеющим известный диаметр капель:

' ÂUCK = Аизв&-)°А* (1.10)

' "¿.Исследование распада поеоывных сгроуй. При исследовании влияния показателя сплошности (С) на Дальность полета прерывных струй было усте* новпено (рис. 4..7):

1. Дальность полета прерывных струй, так же как и непрерывных, зависит от угла наклона струи к горизонту (в) и от относительного напора (Н/Дс), но абсолютные значения иные.

Рис.4 Влияние показателя сплошности и ветра на оптимальный начальный угол нзкйома траектории струи' 1-С=1.0; 2-С=0,8;

3-С=0,435

20о бооюнойвитогшаш

Рис.5 Влияние показателя сплошности на изменение стноситель-' ной дальности полета струи в функции стиоситегьнсто напора: 1-струя направлена гратиа ввт-ра;2-то же, по ветру; 3-ветра нот

при С=1,0 при С= 0,6

2. При отсутствии ветра вшямие (С) на (в) совпадает со значениями для не-лреризкь^ сг^тояьк© ярм (Н/Дс)=*МС0.П© мера-уменьшения (Н/Дс),- (0) следует уменьшать, а по мэре повышения - увеличивать.

3. Ори наличии ээтра шляние {С) до (©) сказывается более существенно; Барачный ветер способствует снижению (0), а попутный - увеличению. Получены графические зависимости, устанавливающие конкретные значения этих связей.

4. По мере снижения показателя сплошности, снижается дальность полета прерывны.-, струй, но увеличивается равномерность распределения слоя осадкоз вдоль струи. Эта связь выражается статистическими зависимостями при коэффициенте корреляции (г=0,64):

■ 0=0,975-0,542 Кзфп (2.1)

КэфпаО,822-0,716 С . (2.2) б.Встречный ветер способствуем увеличению равномерности распределения слоя осадков вдоль струи, а попутный - снижению.

©.Прерывные струи, при равных относительных напорах и критериях Рейдагеадеэ, формируют дседь с более мелкими диаметрами капель за счет механического взаимодействия с разбрызгивателями,. Так, при (Н/Дс)=1500 в прерывной етруо при С=0,6 «аполь диаметром менее 1,5 мм выпадает на 33% большэ, нем у .нерр^!внькп адаед^ззедешь1й^диаметр.4салель снижается на 20%. При распада струй капли диаметром до 0,5 мм (с1ср=0,25), которыа могут быть подвержены взтровому сносу переносят не более 5-7 % Объзма ¡годы (рис.5-7). Изменяя показатель сплошности струи, можно рогуш-роаать дальность ее полета и качество дождя, что легло в основу конструкторских расчетов при разработке дальнеструйных машин фронтального действия.

3. Идлаоение кепепь дождя в воздухе и с листьев растений. Испарение кшш дождя в воздухе изучали многие ученые, но наибольшее признание получили аналитические уравйения, найденные Максвеллом, Заком, Федо-ренко, Мансуровым, которые, соответственно, имеют вид:

СМлгСМСо-С,); (3.1) Г=у(3 2)

--10584? } (33) 10 $№' (34)

где: в- масса испарившейся Воды; Оо -коэффициент диффузии;(Со-С,),- концентрация пара у поверхности капли и на небольшом' расстоянии от наэ; Т-время полного испарения капли; <1-диаметр капли; О -дефицит влажности; v-скорость потока ; I -время падения капли; о-процеит испарения капли после некоторого промежутка времени (г).

Из (3.3-3.4) следует, что при дефиците влажности (0=0) испарение равно нулю. Око снижается 1,0 мере сокращения времени падения капли, а увеличивается при ветре и по мере снижения ео диаметра.

Все уравнения получены для одиночно падаюшей капли. Однако в практике их используют для определения потерь в факеле дождя, где гидрометеорологические параметры совершенно иные. Ни одна из формул не учитывает этих особенностей. Нами предложена формула, приемлемая для определения испарения в факеле дождя с различными показателями прерывистости:

' 14,4 рфС. 57

(3.5)

где р - интенсивность дождя о факеле; Сп- показатель прерывистости дождя; Нпад -высота падения капель; е,- испаряемость в конкретных условиях, к„ - коэффициент, учитывающий снижение испаряемости над полем конкретной культуры; ^-средневзвешенный диаметр капель. Из формулы следует, что по мера увеличения ( Сп) и (рф), испарение во время полиса снижается и при (Сп-1) имеем испарение, отвечающее условиям непрерывного дождевания. Испарение во время падения капели дождя в воздухе (испарение в факеле), учитывает второе слагаемое формулы (3.5) и на зависит от прерывистости дождя..

Воду, осевшую на листьях растений и испарившуюся посла попиза, относят к потерям, хотя на самом деле она является составляющей водопо-требления. Величину осевшей на листьях хлопчатника воды определяют е пределах в 15-20%. Однако, в диссертации покаэч^о, что истинная величина не превышает 2-3%.

- ц ~

4.Мщр$ы дпоедвлзнш испаюния пои полую Ооя&пмюм. В настоящее время испарение определяют как экспериментальными, так и расчетными методами. Среди экспериментальных используют; 1- метод дождемеров; 2- метод бассейнов; 3- весовой метод; 4- метод разницы концентрации 90лей; б- метод радиоактивных индикаторов. Однако во всех методах, так или иначе, присутствует водосборный сосуд (дождемер). Критический анализ перечисленных методов убеждает, что ни один из них не учитывает испарения с поверхности водосборного сосуда во время опыта и чем продолжительнее опыт, тем больше ошибка, которую до данной работы должным образом не учитывали Это сделано в предлагаемой работе.

Среди методик определения массы и слоя водь:, осевшей на листьях растений, рассматриваются следующие: 1- срезания « смачивения листьев растений в воде; 2- срезания веток и целиком растений; 3- установки дождемеров над и возле растения; 4т покрытия почвы парафином и сбор воды прошедшей через крону растений; 5т размещения срезанных кустов растений в цилиндры частично наполненные водой; 6- сбор осевших на растении капель с помощью пипетки и обтирания листьев фильтровальной бумагой. Анализ методик вскрывает их несовершенство, но все они, кроме метода расстановки дождемеров над и возле растений, показывают один порядок, который от метода дождемеров отличается примерно в десять раз. Однако в практике абсолютного большинства экспериментов бытует именно метод открьггых дождемеров. Наши исследования показали, что этим методом пользоваться нельзя, поскольку в результате отражения капель от листьев растений, в междурядьях и над растением, выпадает дождь с разной интенсивностью, но разницу в показаниях дождемеров неверно принимают за величину слоя, осевшего на листьях.

а

Здесь же рассматриваются методы определения водолотребления Шарова, Льгова, Алпатьееа и др. Дополнительно предлагается метод определения водолотребления путем ежесуточного взятия проб на влажность, начиная опыты сразу после полива, в результате определяется динамика снижения почвенных запасов влаги после полива, которая аппроксимируется параболой и по которой рассчитываются сроки полива.

¿т-Ьы (4.1)

где Дт -снижение почвенных запасов влаги; к,х -параметры, Зависящие от типа поча, культуры и значения предполивной влажности. Значения параметров к и х для условий колхоза «Северный маяк» показаны в таблице 1.

Таблица 1

Значение параметров ких

Параметры По слою см Влажность в % от НВ

100 95 90 85 80 75

X 0-40 0.79 0.77 0.75 0.73 0.71 0.6Э

к 0-40 22.6 17.6 13.6 10.5 8.4 е.б

X 0-60 0.8' 0.78 0.75 0.73 0.72 0.7

к 0-60 25.1 19.6 14.5 11.3 9.2 7.2

5. Исследование структуры испарения пои поливе хлопчатника дождеванием и Факторов, влияющих на ошибку при определении е?о величины. Скорость испарения с поверхности дождемера, стоящего на открытой площадке, меняется в течение суток (динамика изменения показана на рис.8).

Впп/к

а с_ьтг

<4. 16 22. 2. б. Ю.

II Г" Ф

-4-< ?гт - -, _ С

? т; I ч Ту.'5 » № 5 •

_ t Т 1 ' г ♦

* • Г- —Г"

г л.

20 30 40 50 60 70 £ мин

Рис. 8 Динамика скорости испарения

Рис. & Влиямие продолжительности опым из величину испарения

т 18 -

В поле, скорость и динамика иные и зависят от типа культуры и стадии ев развития; от места установки дождемера ( «под» или «над» растением, в междурядье или в ряду); от микроклимата поля и влажности почвы; от рельефа поверхности; освещённости и т.п. факторов и, наконец, от диаметра воронки дождемера. Тек, в опытах Мансуров? скорость испарения в открытых и прикрытых воронками дождемерах отличалась в 13 раз; в наших опытах, с меньшим диаметром воронки, - в 108 раз. Наличие испарения во время опыта приводит к искажению результатов. Влияние продолжительности опыта на результаты определений процента испарения показано на рис,9,

6. Исфвдодащид рдзщггнт пидтовой поверхности поля хлопчщт-пика, слоя воды, лоилиршер к листьям и скооосту их высыхания пои по-пиве дождевальной машиной «гКубань*. Площадь листа хлопчатника определялась по выведенной нами формула:

^'чс;; (6.1)

где 0>' условный диаметр листа (расстояние от основания ножки листа хлопчатника до его края ло оси симметрии).

В течение вегетации изучалась динамика изменения следующих параметров хлопчатника: 1- площади листьев куста (Ркуст); 2-росга хлопчатника (Ьх); 3- количества листьев (л); 4-ллощади листа (Рлист); 5-площади проекции куста (Рпр); в- относительной площади листьев (Р), для которых посредство:., методов математической статистики были найдены уравнения:

Ркуст= 0,143( Тд)11,4 (6.2) 1тх = 0,295 (Тд)1 а (6.3)

П=О,120(Тл)и44 г (6.4) РпР=3,715(ТА)'15' (6.5)

Р«Я=1.14(ТЛ)''М (6.6) Р=0.032(Т,),0,в (6.7)

По мере развития хлопчатника изменялась и скорость транспирации С листовой поверхности от 5.4 до 1,2 г/дм2/ч. При смачивании поверхности листьев дождем скорость транспирации снижалась в среднем до 40%. Динамика Транспирации во времени со смоченного и несмоченного листа хлопчатника рллоана в частных уравнениях гипербол:

V«=17.76f°M (6.6) У^З.вб»"1®4 (6.S)

Скорость транспирации с куста хлопчатника в силу затенённости нижних ярусов листьев оказалась ниже примерно в два раза и составила 1-2 rp/дм'/ч в конца и начале опыта, соответственно. Слой воды, прилипший к листьям хлопчатника, в среднем составил 0,08мм. Продолжительность высыхания поля хлопчатника после прохода дождевальной машины «Кубань» h Среднем составила 1,1 ч. Время высыхания зависало от густоты посева и фазы развития.

Ъ мтттт. .ррошзе.узгр

ддждввеп^ноО машиной вХ\<бань». При пйшве дездевальной мащяной «Кубань» образуется фронт хоподного и влажного воздуха, который распространяется при отсутствии ветра на расстояние до 20 м впереди машины и до 160 м позади.

Перепад температур между сухим и попитым полем не однозначен. На высоте 2,5 м он изменяется от 8 до 1Q°C, а у поверхности земли or 12 до 14°С .Перепад относительной влажности воздуха на высоте 2,5 м. составил 45% .В факеле дождя наблюдается наименьшая температура и наибольшая влажность воздуха, которыэ е августе месяца в одном из опытов составили 28°С и 93% при температуре окружающего воздуха 37°С и 39%.

Перепад температур и влажности зависит от времени проведения опыта в течение суток, высотных отметок замера, периода вегетации, типа орошаемой культуры и предполивной влажности поля, исходных параметров температуры и влажности воздуха над полем, которые всегда существенно отличаются от данных ближайших метеостанций. Абсолютные значения перепада температуры и влажности снижаются на разных высотных отметках по-разному и кз высота растительного покрова постепенно меняются a ter- ' чение всего межполивного и в целом вегетационного периода. Дождевальная машина «Кубань» является мощным средством регулирования микро-' климата и воздействия на урожайность сельхозкультуры.

б. Рекомендации по определению испарения во время полива дождеванием. Между температурой воздуха (t°C) и его относительной влажностью (f %) в факеле дождя установлена частная зависимость:

1%=236,2-5,-и0С; (8.1) 1=48,3-0,186? %; (6.2)

Дефицит насыщенного водяного пара определялся по формуле:

(8-3)

Где: ^юр-давление насыщенного пара; е1ыр -парциальное давление

Е^р) Зависимости между Епар и температурой следует определять по известным физическим формулам.

Для машины «Кубань» дефицит в факеле дождя составил 2.7гПэ, или 2мм. рт.ст. При дефиците водяного пара в окружающем воздухе в 23 мм. рт.ст. То есть:

ПФ„=0.0870 (8.4)

Относительная величина испарения в факеле, определенная, например . по формуле (3.4), составила (5=0,26%), Но в бытующей практике расчетов вмзсто дефицита в факеле подставляют значение дефицита в окружающем воздухе и для данного примера получают (3=3%), что отличается от фактического более чем в 10 раз. Абсолютное значение скорости испарения следует определять по формуле:

Уияг0.6рф8 ; (8.5)

Для машины «Кубань» V»«, в факеле составила 0,21 мм/ч. Влияние ветра следует учитывать путем подстановки в формулу (3.4) не значения скорости падения капель (V*.), а скорость их обдувания потоком воздуха:

Уоед . (8.6)

В нашем примере при скорости ветра \/=3 м/с относительная величина испарения в факеле станет равна не 0,26%, а 0,32%, то есть увеличится на 23%. С учетом названных поправок формулу (3.4) можно рекомендовать к дальнейшему использованию. (

" Слой осадков, осевший на листьях хлопчатника, следует определять по формула: -

IV =000023Р (8.7)

В среднем величина осевшего слоя осадков при поливе хлопчатника составляла 2.3% от поливной нормы, то есть на почву выпадало 97,7% от поливной нормы.

■ 5

Общий расход воды на испарение капель дождя а воздухе, ветровой снос и смачивание листьев составляли менее 3%. Данный сбъбм воды вместе с водой, расходуемой на.водопотреблений, формировал, существенные изменения в микроклимата, поля, столь необходимые для продуктивного развития хлопчатника.

Ъ.Щпиттмив, eriasy почаоО при ncr.wo СохгОоеанием. Существенный вклад s теорию опитывания влаги почвой внэсш известные ученые АН. Кос-тякоз/А.А Роде," АП.'Лс-ръгпса, А^р'с:.'.сп, ГА" Алексеев, В.Я. "Кулик, Н.И. Ильин, Н.С, Ерхов, А,П.Исаев, Г.Е.Тугуши и др. Впитывание влзги почзой при дождевании считается безнапорным, а время безнапорного ппитывгния определяется из уравнения:

А

■ , (9.1)

где: Л и в - параметры, зависящие от водно-физических свойств почвы и энергетической характеристики дождя.

Поливная норма, впитавшаяся до момента образования стока, названа Н.С. Ерхоэым эрозионно допустимой (ЭДПН) и определяется из уравнения:

ЭДПН^т^р.^. (9.2)

Совместное решение (9.1 -9.2) дает уравнение

А I — = ^Г = Л*'д? • (93)

Считалось, что ЭДПН для данного типа почв и для данной дождэ-вапьйой машины имеют вполне определенные значения, которые нельзя прей высить. Как правило, значение ЭДПН было значительно ниже поливных норм, рекомендуемых УзНИМХ для культур клошевегэ севооборота Поэтому область возможного применения йтщавант s Средней Азим ограничивалась

■ • ■

ройменными зонами рек, для орошения которых требовались небольшие поливные,нормы.

Шми доказано, что при прерывистом дождевании энергия силового воздействия факела дождя на почву, по сравнению снелрерыаным дождем, снижается прякл пропорционально показателю прерывистости дождя (Сп), Последний же можно регулировать путем изменения технологии водопо-дачи { путем изменения длительности и частоты воздействия факела дождя на почву). В результате, путем расчета технологических параметров водопо-дачи стало возможным повышение достоковых норм до любых требуемых в«т личин. Следовательно, область применения дождевания существенно расширилась.

Интенсивность водоподачи, при которой можно перевести требуолгуй норму в почвенную влагу без стока, следует определять из выражения;

Время, необходимое для перевода требуемой поливной нормы в почву

без стока, предложено определять из выражения:

; в

т *-»

, в , . . (9.5) А »-«

В практике прерывистого дождевания существует понятие допустимое опоя осадков, который ло величине равен ЭДПН. Поэтому при низких скоростях перемещения факела и при прерывистом дождевании образуется сток. Чтобы его избежать, предложено увеличить скорость движения факела до значений, определяемых по формулам:

О) для фронтальных машин:

л ЬА

А

Ущ.^ <в-6)

б) для машин с вращающимся факелом дождя:

Ьр1

(9.7)

Тшя х.ЯА

где; Ь,Ь'- ширина факела дождя, в А- почзенный параметр .принятый с учетом влажности почвенного слоя, который требуется промочить; Я- радиус факела-

Глубину бессточного промачивания почвы следует определять и» выражения;

т

Г -

0.1 у '

(9.8)

где: у - объемная масса почвы, Лр - приращение влажности после полива. Минимальное время полива, необходимое для бессточного перевода оросительной воды в почвенную влагу, с целью промачивания расчетного слоя (Г), предложено рассчитывать по формуле:

(О Лу-АД-Г)"-1 А»-'

(99)

Экспериментальные исследования по определению почвенных параметров (А и в) для сероземных поча о глубоким уровнем грунтовых вод, показали, что они существенно зависят от исходной влажности почвы и имеют вид:

19.7

Л» = '

17.8

(9.10)

(9.11)

152 р"'

)43

(9.13)

(9.14)

17.5

(9.12)

137

113 >

(915).

где индексы при (I) от 40 до 90 означают влажность почвы в % ППВ по заданному горизонту.

Аналогичные опыты, выполненные на сероземных почвах о близким расположением фунтовых вод, позволили получить следующие зависимости:

= -

(9.16)

35.8

л1«

(9.17)

♦О

90

= (9-16) = г (919)

То есть исходная влажность почв, горизонт по которому она определялась и динамика влажности, обусловленная отсутствием или присутствием капиллярной каймы, оказывали существенное влияние на водопроницаемость почв, которые до данной работы в практике дождевания не учитывались.

Выполненные исследования по влиянию показателя прерывистости дождя на форму кривой впитывания показали, что экспериментальные точки непрерывного, прерывистого и этапного дождевания выкладываются в логарифмической система ординат на одной линии. Это говорит о том (рис. 10), что процссс впитывания при различных способах водоподачи зависит на от интенсивности дождя в факеле, а от интенсивности его выпадения на почву, которую можно регулировать путем изменения (Сп), с увеличением которого ЭДПН растет.

1.0 1,2 1.4 1,6 1,6 2,0 2,2 1в(1/ + £г) Рис 10 Поле корреляции непрерывного и прерывистого дождевания Исследования влияния динамики предполивной влажности в упомянутых выше условиях позволили получить средьесезонную кривую, по которой стало возможно пересчитать влажность для любого горизонта, если известна влажность по одному из них. Это дало возможность уточнять параметры (А и В) кривых впитывания при расчете технологичосю» параметров поливе.

10. Хозяйственные испытания дождевальных машин на сероземных почвах средней и низкой водопоонииаемости при глубокой залегании врун-товых вод. Испытания машины ДДФ-100, в сравнении с машиной ДДА-100МА и бороздковым способом полива, проводились в условиях научно исследовательской станции по технике орошения (НИСТО) в период 1960-1982 г. Испытания проводили при поливе хлопчатника на общей площади 23.5 та. НИСТО расположена в Калининском районе Ташкентской области, на землях со сложным рельефом местности с уклонами от 0,003 до 0.05. Почвы - типичные сероземы, осредненные значения у =1.43, а ППВ=20,3% ВСП. Грунтовые воды залегают ниже 10 м и не оказывают влияния на водопотреблениэ сельхозкультур.

Проверка теоретических предпосылок о возможности глубокого прома-чивания почв при поливе дождеванием Путем прерывистого » этапного дождевания полностью подтвердилась. В зависимости от'технологии водсподачи и величины поливных норм вода проникала на различную глубину, вплоть до 1,5 м и более.

Многолетние исследования приращения запасов влаги з почзе посла полива (Дт) и глубины лромачизания (Г) позволили дпя условий ОПУ получить статистические зависимости: •

Г-55+0.037т; (10.1) Ш - 388+0.12бт . (10.2)

При этом продолжительность этапной водоподачи изгонялась от 3- до 7-и суток. Изучение динамики распределения влаги по горизонтам гачсы по-. казали, что на участках дождевания машинами ДДФИООи ДЦА-10СМА з почвенном слое до одного метра оседало 95% впитавшейся влаги, тогда как на участках бороздкового полива, -79%. Поливные нормы на участках бороздга-вого полива были выше в связи с этим были выше и приращения запгсоа влаги после полива. Однако среднесезонный уровень влажности на участке бороздкового полива был ниже (76% против78% на участке дождевания). Более высокие приращения запасов влаги на участка бороздкооого поливе показали и более высокие среднесезонные значения коэффициента перевода оросительной воды в почвенную влагу (КПД°)=0.57 и 0.68 соответственно, .поскольку интенсивность водоподачи при дождевании машиной ДДФ-100 была созна-

тельно занижена. На участке дождевания машиной ДДА-100МА, с большей интенсивностью водоподачи, КПД" был равен 0.71, то есть выше, чем на бороздах.

Исследования урожайности хлопчатника показали, что на участках дождевания она была выше а среднем на 4.8 ц/га. Опыты по исследованию водного режима почв на наблюдательных площадках, выделенных на участке, орошаемом машиной ДДФ-100, показали, что на урожайность оказывает влияние как недостаток, так и избыток влаги. Существенно сказывается влияние равномерности полива и суммарного приращения влаги. В результате статистической обработки опытных данных были получены уравнения:

У=0.2+ 0.029Дт; (10.3) У=22.2-0.136И ; (10.5)

У=21.7-0.17 О; (10.4) где Дт- объем впитавшейся за сезон воды; О-дефицит, а И- избыток влаги б % ПП8 по отношению к расчетному режиму орошения.

Каждый 1% ППВ дефицита влаги снижал урожайность на 0,68%, а 1% избытка на 0,59 %. В среднем коэффициент ущерба составил 0.65. Применение дождевания на ¡полива хлопчатника в условиях НИСТО подтвердило преимущество этого способа водоподачи перед бороздковым при предяожен-ных автором технологиях.

почвах поеыунецной водопроницаемости пои близком залегании грунтовых вод . Опыты проводились в Среднечирчикском и Галабинском районах Ташкентской области в колхозе «Северный маяк» и совхозе «Пятилетие Узбекистана» , где испытыаались дождевальные машины « Кубань» на лоливэ культур хлопкового севооборота. В колхозе машина питалась из открытого канала с бетонным покрытием при уклонах вдоль канала 0,0001 на площади 66 га, а в совхозе »Пятилетие Узбекистана» - из лотка Л-8 с уклоном до 0,01 на площади 216 га. Оросительная сеть с наклонными лотками и передвижной падпорной перемычкой (А.С № 1423064) построена по рекомендациям автора. Опыты проводились в период 1983-1989 гг.

Исследования подтвердили возможность эффективного использования машины « Кубань» на поливе культур хлопкового севооборота и осуществив-

ния ночных поливов с осредненным коэффициентом использования сменного времени 0,77 даже при отсутствии должной службы эксплуатации- Были опробованы технологические схемы работы машины, предложенные институтом ВНИИМиТП и СокрзВОДПРОЕКТ, отработана технология полива, предложенная автором.

Исследования приращения влаги после лолива показали, что 8 слое 010 см накапливалось от 25 до 34% выданной воды , а слое 0-30 - от 64 до 73 %, в слое 0-50 - от 89 до 100%. Анализ динамики послеполивией влаги показал, что в горизонте 0-10 см влажность поднималась до 100%, а горизонте 020 влаги было на 4% меньше. В горизонта 0-30 еще меньше на 3,2% и т.д. После горизонта 0-60 и глубже, значения послеполивной влажности стабилизировалось на одном уровне. То есть промачивание слоя свыше 60 см приводило к сбросу воды в грунтовые воды, формируя промывной режим орошения.

Вода, подаваемая на поверхность'почвы, испаряется с первого момента и а течение всего межпопивного периода. Испарение посла полива было тем больше , чем выше была поливная норма и чем выше поспеполивная влажность. То есть динамика испарения с расчетного слоя зависит от послеполивной влажности. Исследуя динамику Испарения с различных горизонтов, были получены уравнения парабол снижения запасов влаги, по которым можно определить влажность расчетного слоя о любой период после полива и прогнозировать дату очередного полива. То есть для конкретных условий были найдены закономерные связи между процессом водопотребления культуры и процессом перевода оросительной воды в почвенную влагу. Стало возможным рассчитать и регулировать технологию водсподачи в соответствии с динамикой водопотребления культуры и оптимизировать режим орошения.

12. Предлагаемая производству технология дождеаятт. . Исходные требования для расчетов режима орошения культур хлопкового севооборота брались по рекомендациям УзНИИХ, помесячная структура водопотробления - по данным САНИИРИ и динамика водопотребления - по экспериментальным данным. Расчет режима орошения рекомендуется проводить графическим способом с использованием интегральной кривой дефицита иложности, кри-

вой нижнего допустимого предела влажности и акспврименталБпьвмфизых снижения запасов влаги посла полива, откладываемых от вершин отрезков, представляющих в масштабе значения полипных норм. На пересечении с . Кривой <НДП)получают-датучзчередного полипа. Поскольку для полива севооборотного участка требуется время, расчет водется для каждой поливной делянкиг и -далее-даты поливов уточняются путом укомплектования трафиков полива (рис. 11). Технологические схемы полиса вычерчиваются после определения дат и поливных норм нетто. Величина подопогребления во время по-лиаафасснишааетсй пооышеописанным. методикам. Зная требуемую.полив- . ную - иорму "(т)' К' огредетгенному -тюяивуг раесчитывагот-допустимый слой осадков (Н) па (9.3). Ори этом значения (А и В) принимаются с учетом предпо-ливной влажности по расчетному слою каждой культуры, предусмотренной режимом орошения Количестьо проходов определяют путем деления (ш) на (И), и если получают дробное и четное число поливов, то увеличивают их количество до ближайшего нечетного числа, поскольку это необходимо для обеспечения поступательного движения машины из одного в другой конец поля. Вычертив общие схемы полива (рис.12), приступают к расчету технологических параметров. Минимально допустимую длину гона рассчитывают по формуле:

т —-

*шк = (12.1)

где Д-600/Ш - относительный расход машины. Затем определяют расчетную скорость движения машины по формуле (9.6) и корректируют еб с паспортными. значениями, скорости-доовдевальной. машины-.Знаа площадь-севооборотного участка (\А0 и длину гона {(ши), определяют количество поливных участков и далее вычерчивают детальные технологические' схемы полива (рис.13).

■Исследования показали, .что предлагаемая технология позволяет на каждой поливной долянке выдержать расчетный режим орошения, что исключают схемы полива, предложенные ВНИИМиТП и СоюзВОДПРОЕКТом. Оценка эффективности предлагаемой технологии и, в частности конкретных схем полива, показали, что они, в сравнении со схемами ВНИИМиТП, позволили по-

- - - расчетные даты поливов; •— уточненные даты поливов

Рис.11 Укомплектованный график поливов севооборотной карты (для севооборота)

МАЙ 1 „ таь шь л аьп&Т

те (ИГА) 1 Л V г. ■ } 1 1 1

Ш (§№) 1 3 1 1 3 } 1 1 ,1 1 1 5 (1 1 ¿11 г 3 1

СШФг Ш | I I- 1 (1 П [)| 1 Л

ДАТА 14 к . 59 Г к ц"

М'ШШ. 1 а А 5 6

Эбозначения: • начало полива,

•-»- направление деижения, --------перегон машины

конец полива, * кол-во проходов,

Рис.12 Общие схемы поливов культур севооборота!"

I

to -

s

гЫ

¡a ^ s *

í tr»

-esl

£

4

—». i- t— TöSc-"

cp Oí'f? j¡

«о

as

С 2

CaiQ

Л2 «Э слс^цло*

у :

я г

и» Я

cOcSt:^

сО

S §

<=: Г

Е <г

еэЙ

«о Ü

s» it S »

cu

о

а

к

е

fcr е в

«

«л о £

высить урожайность хлопчатника на 5.2 vjta и экономить воду до 50 % .Таким образом, эффективность дождевания зависит на просто от дождевальной машины, а, главным образом, от грамотной технологии.

13.Предлагаемые производству дождевальные машины. Теоретические исследования говорят о то», что прерывистое дождевание и, следовательно, дождевальные машины с подвижным, факелом дождя, «мают преимущество перед непрерывным дождеванием и установками, работающими по-зиционно или стационарно.. Учитывая простоту мобильность и дашёаену дальнеструйных машин (типа ДДН-100), на их основе, но с существенно лучшими характеристиками дождя, был предложен новый тип дождезальньс. машин, работающих а движении, с подвижным факелом дождя. Одна из таких машин (ДДФ-100), со средствами, постоянно возмущающими струю, была разработана в САНИИРИ совместно с ("СКБ по ирригации и Щ5ИСП. Машина прошла широкие хозяйственный испытания в Узбекистана, Киргизии, Казахстане, Украина и получила рекомендации к выпуску опыткой п^зтии, которая, однако, не была выпущена из-за отсутствия заеода-кзгстезитела Мзшиа имела ширину захвата 105м, диаметр кгпэль - 1,33 мм. и Кэф.п =0.5-0.7.

Болзо совершенная машина (ДФД-80/, разработанная на коаом принципе периодического возмущения струи, была шгетозлека по рекомендациям автора ( патент № 663 и №1802680) и на средства малого предприятия <ЦНТУ «Полив» на ПО ХКЗ им. Петровского (г. Херсон^ Машдазадсзт imt-эину захвата 125 м, диаметр капель - 1,33мм. и Кзф.г,=0,5-0,7. ?^!ашика уо-тешно прошла испытания на Южко-Укрг'лксхой WAG и гапущзил а саркйноа • троизводство. Свыше 1000 машин закуплено хозяйствами, о том числа 30 лашин поступили в Бухарскую область Узбекистана и евышэ 200 машин - о Казахстан. Использование машин ДФД-SQ на Украина гжлучмло ттогюжитель-|ую оценку производственников и пожелание переезда мйшикы в азтоыати-|есхий режим работы. Это и было осуществлена э новой машине ДФДС-80, в стоматическом режима, с возможностью реверса и водозабором из открыто-о оросителя, с дождевателем, периодически подающим воду тс в одну, то в ругую сторону с периодически возмущаемой струей. Расчетная ширина за-вата машины 135-155 м„ диаметр капель-1,7мм, Кэф.п=06-0,8. Опытный зк-емпляр машины изготовлен в ПО ХКЗ и испытан на Южно-Украинской МИС.

Теоретически разработаны новые принципы фронтальных машин с импульсной подачей воды то в одну, то е другую стороны, которые еще больше увеличат ширину захвата, снизят интенсивность водоподачи и улучшат условия для впитывания влаги почвой.

Следующее направление совершенствование дождевальной техники воплощает предложенная автором (А.С №1577720) конструкция дождевальной шланговой машины с одним дождевателем непрерывного или импульсного действия, подающим воду в одну сторону от оси движения при наматывании шланга на один барабан, и в другую - при смене направления намотки на другой барабан. Такой принцип работы шланговых машин в мировой практике не известен, и такие машины могут выдавать большие поливные

кормы © несколько проходов, что особенно вяжно для условий Средней Азии.

1

Разработкой дождевальных систем с интенсивностью водоподачи, соизмеримой с интенсивностью испарения, занимается ряд ведущих стран в области дождевания. Нами предложена дождевальная машина (А.С № 1576060) с факелом дождя одновременно перемещающимся во взаимно перпендикулярных направлениях, что позволило снизить интенсивность водоподачи до сколько угодно малых величин и создать микроклиматическую установку, поддерживающую состояние почвенной влаги на одном заданном уровне. Это направление совершенствования дождевании позволит экономить значительные объёмы оросительной воды и повысить урожайность сельхозкультур.

14.Предлагаемые производству элементы оооситепьнаО сети фля бождевалрных машин, работающих в движении. Надежность и эффективность технологического процесса полива во многом зависит от качества и надежности внутрихозяйственной оросительной сети. В Средней Азии широко . используется сеть с временными оросителями, нарезаемыми в земляном русле. Такая сеть эффективна лишь на безуклонныхэемлях, а при наличии уклонов требует устройства подпорных.плотин или перемычек. Известны перемычки в виде фартукоз, но сии плохо держат воду, что приводит к размыванию каналов, В работе предложена перемычка в виде мешка, которая хорошо держит воду, в значительной степени уменьшает размыв каналов (А. С. N2697103). Для оросителей, выполненных из железобетонных лотков типа Л-5

и Л-Э, предложена конструкция передегошой псдарн;«» пгромычхн с автоматическим регулятором уровня воды (A.C. №1423054). Перемычка прошла многолетние хозяйственные испытания на ОПУ в совхозе «Пятилетие Узбекистана», и еЭ можно рекомендовать к серийному производству. Документация разработана в КБ АП «Дождь« (г. Санкт Петербург) на средства! ХЦНТУ «Полив», а научная разработка выполнена автором в САНИИРИ.

Для участков с волнистым рельефом местности предложены конструкции гибких водоводов с подвижным водозабором (АС- №443651,1082350, 701600).

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Сов ременные технологии дождевания и машины, используемые в мировой практике, наиболее эффективны в тумидной и субзридной климатических зонах. В аридной зоне Среднеазиатского региона область их эффективного использования ограничена гидрсмсрфными почвами псйм рек с высокой и повышенной водопроницаемостью. На автоморфных почвах средней и пониженной водопроницаемости современные технологии сызызают сток, почвенную корку и поэтому недостаточно эффективны. Область возможного применения дождевания в Узбекистане оценивается площадью 300470 тыс. гз и ограничивается гидррморфными почвами высокой водопроницаемости.

2. Предлагаемая технология прерывистого и этапного дождевания оснозана на новых теоретических концепциях автора, представленных формулами 9.3-9,9 и 12.1, которые позволяют рассчитать технологические параметры бессточного дождевания практически всех незаселенных почз средней водопроницаемости, расширила область эффективного применения дождевания в Среднеазиатском регионе в 2-3 раза.

3. Разработана и внедрена в серийное производство новая, простая и высокоэффективная дальнеструйная машина ДФД-80, которая предназначена для полива пракически вссл Купьг/р хлопкового и зернового комплекса, а также для полива высокостебельных культур, лальметных садов и виноградников.

4. Разработаны новые элементы оросительной сети для водозабора с дшецш, позволившие снизить потери внутрихозяйственной ороситель-«ой оэти.

б. Разработаны на перспективу принципиально новые дождевальные машины и элементы оросительной сети, защищенные авторскими свидетельствами и патентами, «вторые могут стать основой собственного отечественного производства дождевальной техники.

6.Разрабстаны теоретические основы прерывных дождевальных струй (формулы 1.1-1.5,1.9-1.10,2.1-2.2) и получены экспериментальные зависимости, необходимые для расчета рабочих характеристик дальнеструйных фронтальных машин.

7Дгна методика определения и установлен структурный состав капель фахала дождя. Выявлено, «то испарение в факеле с момента начала полива быстро падает более чем на порядок и не превышает затем 1% от интенсивности, при этом формируется облако водяного пара, снижающее транстрзциюорошаемой культуры.

З.При дождевании хлопчатника на почву попадает не менее 97% поданной воды, которая эффективно расходуется на водопотребление после и во время полива. Последнее зависит не только от климатических, почвенных и биологических особенностей культуры, но и от технологии полива и назначаемых режимов орошения.

9. При дождевании хлопчатника на листьях оседает слой 0,08 мм, и задерживается «е более 7м'/га воды, которая высыхает за 1.1 часа поспе полива, формируя благоприятный микроклимат поля и снижая транспира-цию

10. Установлены оптимальные размеры поливных участков и делянок, позволившие свести к нижеуказанному минимуму долю водопотребления культур во время полива, которая в среднем не превышает 5-7, включая испарение в воздухе «4 с листьев, и эта доля не выше, чем при бороздкоаом поливе,

11.Получено уравнение (3.6), позволяющее рассчитать долю водо-потребления во время полива с учетом агротехнических показателей дождевальной техники и долю испарения на увлажнение воздуха ао время полива.

12.Определены параметры безнапорного впитывания (А и В) для почв высокой и средней водопроницаемости с учетом предполианой влажности и диаметра капель дождя, воздействующих на почву, которые можно принять за основу базы данных дня технологических расчетов.

13. Установлены новые теоретические понятия,- показателя сллощ-ности(формула 1.1), энергетического показателя дождевого облака(1.9), по казателя прерывистости дождя (1.4), которые легли в основу расчётных формул распада струй, впитывания влаги почвой и относительного водОгю-требления.

^.Экспериментально установлен коэффициент ущерба от неравномерности полива при недостатке и избытке влаги на орошаемом поло, составивший в среднем (Ку=0.65).

15. Хозяйственные ислыганий машин ДДФ-100, Кубань, ДДА-100МА, подтвердили существенную экономию оросительной воды м прибавку урожая хлопчатника до 20% при технологии полива, предлагаемой автором.

16. Предлагается совместно с инвесторами ближнего и дальнего зарубежья на базе разработок автора, наладить серийный выпуск собственных дождевальных машин и элементов оросительной сети, а также внедрить предложенную автором технологию прерывистого и этапного дождевания, позволяющую широко использовать в Узбекистане современные дождевальные машины ведущих стран мира в области дождевания (США, Украины, Германии, Франции и России)

Перечень публикаций по материалам диссертации.

(1.Монографии, статьи в журналах и сборниках) i Севрюгин В.К. Испарение при поливе хлопчатника дождеванием //Монография Т.:Мехнат„1992.-211с.

Севрюгин В Н., Рачинский А.А. Потери воды в воздухе при поливе дождеванием. Гидротехника и мелиорация,- №11,1984.

i

3. .Севрюгин.В.К.,Рачинский. АА, Суджит. КБ. Особенности впитывания влаги почвой при бороздковом поливе и дождевании //Гидротехника и мелиорация .-№1,1987.

4. .Севрюгин В.К. Передвижная подпорная перемычка для ЭДМФ »Кубань»^ Мелиорация и водное хозяйство. - № 12,1989.

5. Севрюгин.В.К.,Маад.АМ„ Климкин. Д.С. Водопотребление хлопчатника при дождевании и бороздковом поливе// Сельское хозяйство Узбекистана.-№4, 1989.

6. Сезрюгин.В.К., Мазин Д. Изменение микроклимата при дождевании/У Сельское хозяйство Узбекистана. -№10,1990.

7. .Севркзгин.В.К., МазинД. Дождевание и транспирации хлопчатника //. Сельское хозяйство Узбекистана. № 12,1991.

8. Севрюгин.ВХ Выгоды прерывистого дождевания. Сельское хозяйство Узбекистана № 2,1989 ■

9. .СеврЮгин.В. К., Тлеукулов АТ. Кубань-М на полях Среднечирчикского района// Сельское хозяйство Узбекистана.^ 9,1985.

10..Севрюгин. В.К, Тлеукулов АТ. Кубань-М на поливе хлопчатникаЯСепьское хозяйство Узбекистана. N7,1986.

11. Севрюгин. В. К., Рачинский А А Механизированный .полив, и. повышение урожайности //Сельское хозяйство Узбекистана,- №10,1986.

12.Севрюгин В.К., Рачинский А А Дождевание. Что его одерживает? // Сельское хозяйство Узбекистана. -№ 6,1937.

13.Севрюгин.В.1С Дождевание. Какова его эффективность? // Сельское хозяйство Узбекистана. 10,1987.

14.6еврюгин.В.К., Мазин Д. Испарение при поливе дождеванием // Сельское хозяйство Узбекистана - Ыа 2,1992.

15.Севрюжн.В.К.,КлимкинДС. Исследование испарения при прерывистом дождевании И Механизация хлопководства. N3,1989.

16.Севрюгин>в.К,Тлеукулов.АТ. Испарение воды в воздухе с поверхности падающих капель //Механизация хлопководства. N 8,1985.

17.Севрюгин.В.К. Климкин.Д.С. Оросительная сеть с троллейным водоводом II Механизация хлопководства. № 5,1986.

18..Севрюгин.В.К.,Хуан.Р.Д. О рациональном использовании дождевальной техники II Механизация хлопководства.- №11,1984.

1 Э Севрюгин.О.К. .Тлеукулоа. А.Т. Мзтодическое руководство по технологии дождевания машинами фронтального действия, работающими а движений, для условий Центральной части бассейна реки Сырдарья (брошюра). Из-во ДГМСИ-ТИИИМСХ, Ташкент,1985.-74с.

20.Севрюгин.В.К. Методическое руководство по применению дождевальных машин в Средней Азии и расчету параметров поливных участков (брошюра) .Из-во ТИИИМСХ, Ташкент,1984,-ЮЗо.

21.Севрюгин.В.К. О технологических схемах работы дальнеструйных машин фронтального действия и методике построения их рабочих характеристик// Сб. науч. Труд. САНИИРИ, Вып149, Ташхент197в.

22.Севрюгин .В.1С, Исаев.АП., Адылов.АА Исследование дальнеструйной машины фронтального действия//Сб. науч. труд.САНИИРИ, Вып.136, Ташкент, 1973.

гЗ.Севрюгин.В.К., Исаев .А.П. Исследование средств управления распадом струй для дальнеструйных дождевальных машин, работающих в движении// Сб. науч. труд. САНИИРИ, Выл.141, Ташкент,1974.

!4.Севрюгин.В.К. Исследование рабочего органа дождевальной машины

фронтального действия ДДФ-100// Сб. науч. труд, САНИИРИ. ВыП.145,

. * ■ *

Ташкент,1975.

Я.Севрюгин.В.К. О влиянии ветра на дальность полета прерывных дождевальных струй // Сб. науч. труд. САНИИРИ. Вып. 145, Ташкент,1375.

8..Севрюгин.В.К. О средствах управления распадом дождевальных струй// Сб.науч. труд. САНИИРИ. Вып.152, Ташкент,1977.

7..Севрюгин.В.К. Исследование дальнеструйной доэдевальной машины, работающей а движении, с поворотом ствола по сектору // Сб.науч. трудов САНИИРИ. Выа157, Ташкент,1978.

¿д.Сеерюгин.В.К Технология полива ЭДМФ-Кубань, обеспечивающая экономное расходование оросительной воды // Сб. науч. труд. САНИИРИ -Выл16Э,1983.

29.СеЕрюгин.В.(С, Хуан.РД. Технология дождевания сахарного тростника в условиях провинции Камагуэй //Сб. науч. труд. ТИИИМСХ. Вып.130,1983.

30.СеарюгиаВ.К, Тлеукулоа А.Т. Технология дояадевания хлопчатника.// Сб. науч. труд. ТИИИМСХ Вып. 129, Ташкент, 1983.

31.Сеарюгин.В.К., Арфауй А.К. Определение испарения при доедевании II Сб. науч. труд. ТИИИМСХ, Ташкент, 1ЭЭ1.

32.Сеарюгин.В.К., КпимкинДС. Методика определения испарения при прерывистом дождевании в условиях Ташкентской и Сырдарьинской областей// Сб. науч. труд. ТИИИМСХ,1S9I.

33.Сеергашн.В.К. Арфауй А.К. Влияние энергетических характеристик дождя на процесс впитывания влаги почвой //Сб. науч. труд. ТИИИМСХ, Ташкент,1991,

34.Сеерюгин.В.К. Методика определения испарения при дождевании.// Сб. науч труд. ТИИИМСХ, Ташкент, 1990.

(2. Изобретения, патенты )

35.Севрюгмн.В.К. Дальнеструйный дождевальный агрегат. Авт. Свид.№380279 от 7.01.71г.

36.Севрюгин.В.К. .Бондареесхий B.C., Боев H.H. Дождевальная установка. ' A.C. №392986 от 14.05. 73г.

37.Севр:огин.В.К. Импульсный дождевальный аппарат. А .С. №421374 от . 7.12.73г.

38.Севрюгин В.К. Регулятор интенсивности дождя к дождевальному аппарату. А С №435000 от 16. 01.73г.

39. Севрюгин. В.К., ИсаевАП. Регулятор интенсивности дождя к дождевателю фронтального действия. А. С. fö 480376 от 5.07. 73г.

40. Севрюгин-В.К., ИсаевАП. Фронтальный дождеватель. АС. №483090 от 16.03.73f.

41.Севрюгин В.К. Гибкий напорный водовод с подвижным водозабором. А №443651 от 28.'05.74г.

42 Севрюгин.В.К, Исаев. А.П. Фронтальный дождеватель. АС№526824 от 30.08. 76г.

43.Севрюгин.В.К. Гибкий напорный водовод с подвижным водозабором. А, С. №701600 от 26.05,76г.

44.Севрютн В.К. Подпорная перемычка. Л С. №697103 от 11.05.76г.

45.Севргагин В.К. Гибкий напорный водовод с подвижным водозабором. А. С №1082350 от 14.10.82r.

46.Сеарюгин.В.К. Передвижная подпорная перемычкй. А С.№1423064. Бюллетень №34. 88г.

47.Севрюгин.В.К. Устройство для дождевания. АС. №1577726.Бюллетень N26,90г.

48.Севрюгин.В.1С. Дождевальная машина. АС. №1576660. Бюллетень N 25,90г. '

49.Севрюшн.В.К. Устройство для • определения стока при дождевании АС.№1606031. Бюллетень № 42,90г.

50.Севрюгин.В.К., •Волсбой.В.И., Гацхий.В.Г., ХорошавиаВ-Н., ПзцераП.И.. •

Фронтальный дождеватель. Патент Россия №1602680 йт'9.10.92г. . •

51.Севрюгин.В.К., ВолобойВ.И., Гацкий.В.Г.,Хорошавин.В.Н., Лацера.П.И Фронтальный доадзаатель. Патент Украины № 863 ат30.04.93г.

(З.Тезисы докладов, рефератов)

52.Севрюгин.В;К;;Лигаинев-.В:И:~ Иселедован'иа-даяьнеструйнвй-даждеваяь- -ной машины, работающей в движении с поворотом ствола // Тезисы докладов научно-технический конференции ВИеКОМ;1979.

53.CeeprorviH.B.K. Дальнеструйная дождевальная машина фронтального действия// Тезисы докладов научно-технической конференции ВИСХОМ, 1979т

64. Севрюгин.В. К., Тлеукулов AT. Методика исследеваниялромачиванияяочв а насыпных колонках // Тезисы докладов научно-практической конференции 1ГИИИМСХ., Ташкент,1884.

бЗ.Сеарюгин.В.К Использование широкозахватной дождевальной техники для орошения бальхозкультур. Сб. лекций САНИИРИ,1933.

èê.àeepiûnm.BX, Суджит.К.Б. Эффективность рассредоточенное полива по бороздам.// Тезисы докладов научно-практической конференции CAO вАСХНЙЛ, Ташкент, 1984.С 50.

С«»р«гин Виталий Консчаитинович

УРТА ОСИЕ ЩАРОИТВДА ШРИР СУГОРШ ТЕХНИКА ВД ' ,

ТЕХНОЛОШСИНИ ТАКОМНШ1АШТИРИШ. , '

Дун» тажрибаси вуни курсатщики суньий емрир билан сурори? усули ' твзлик билан сурориа суяинкнг вмгир орчали твкис томчилаб уаишшклар •трафидаги щят яароитини яхиилайди.

Емрир билин сурории самарадардиги нанчадик машина ва унинг ццсмлари борланган булса.шунчалик унинг тахнологиясига бордич бул'ми; ■ ' Буидай технология муайян тупроп «а гидромвлиорати» яароитда цуайян ' ' ^иилоп \у«алик усимликлари оптимал сугори» рвжасини твьминлайди да уэгарувчан булиии ловим,энвргвФик хусускятлврига баглиц булиб унинг • парамвтрляри диесвргаадмквлтиралгви.

Емрир сифатини такомиллаатиринни бмярйшни бажарив »оситзлдри-' ■ ердами билан лиги иачи чисиларни яратиа оэдали, цисмларининг

вацт чаетата ларамвтрларкни узгартирка йуди бадан зш>нр ♦чцчймр«?'-нкнг узаро таьсири ор^али боп^ариа куыкин, $яд*б чицилган оциириз сурорпа технология парвметрларини *исойлая усуди еигирлатии твхникас;|-ни нуллаи койларини.^амда у бунда» твхнологиясцшадг I млн.чадан ' ' ортиц.айницеа дон усишшкларчни сугориада кенг икконзятлар рратади.

Таклиф килинган гаги емрирлатиа маниналарининг бир ценча конструц-иигдари собип Иттифокда иалаб чич&ришга жорий цилинган,аммо купгина' циоии цулланилмаган «а улар Узбекистеида еырирлцтиа трхникасини асоси-ни тавкил цилиаи мумкии.Диссартапияда Узбвкистонда емрирлатиининг куп-йиллик цулланиаи тажрибаси умумлантирилган^вырир булутчаларц Йурланиаи мвдаорини бахолаи билан булгэн баьзи бир илмий наани^ликлар сабаблари аницланган.

Диссвртапияда емрир врилиаи сифатини янвда яхэилаы.ва ау усулни двхкончиликда олиЯ даражада цуллаш ва агротехника иялов бария йуллари курсати-жб.^алк фжалиги барча дехкончилик *ооилларини янада одори даражага кутариа аа фойдали томонлар дахкончилинда афзаллиги иурсй-тилган. ' •

•SEVRVU6INVitaliy«onsl3ntjnovich

PERFECTfON OF DR!P IRRIGATION TECHNIQUE AND TECHNOLOGY UNDER CONDITIONS OFCENTRAL ASIA

SUMMARY

Sprinkling Irrigation has recommended itself in the world irrigation practice as one of the most perfect method of irrigation water transformation into soil moisture and'water ¡fri£jated'fiQldrnicrocl:mate regulation. Sprinkling efficiency to significant extend depends not so much on the machine construction but on sprinkling technology which should ba flexible and provide optimum irrigation regime for certain crop under certain soil and melioration conditions.

frrigatioiT -quality-depends:-on- -rain-cloud • -energetic-characteristic;-- whoso -

managed by means of new working blocks creation which confer of the flow as well

asi^.maaosLoLfiaquancy.-timeupacamel&i5-c^

(lam...

tn this study regular relations are placed which allow to control the poress of tae flow splitting transforming it in interrupted and thus select the irrigation tachncriagyelsrnBnts~andirrigatsdsi<ersrtf outflow with minimum evaporation losses.

-Dewetoped-methodsof- calculation • of - interrupted - without • outflow • irrigation technological parameters allow to expend the sprinkling irrigation technique to I mln.ha only in Uzbekistan especially for grains.

Proposed new models of certain sprinklers and irrigation network elements are introducted into practice in the former USSR, but significant part has not been yet introducted and may constitute the base for independent industrial branch producing sprinklers by national plants as well as by joint ventures.

Long-term experience of sprinkling irrigation application in Uzbekistan is summurized In the dissertation. Reasons of scientific misunderstanding related to wrong assessment of evaporation.rain cloud, irrigated field, certain crop and water drop which allowed to rise accuracy of water-balance calculation.

Positive influence of evaporation on the ptocess of microclimate formation, trarjspriration decrease,possibility of deep percolation under interruped sprinkling and irrigation water saving up to compare with existing furrow irrigation are presented.

The users of significant increase of the irrigation uniformity are shown,that allows to rise the sprinkling technique to the new qualitative level, to increase irrigated crops yields, obtain significant economic effect.