Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование внутрихозяйственного водопользования на адырных землях Андижанской области

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование внутрихозяйственного водопользования на адырных землях Андижанской области"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕГ Д ПРИРОДООБУСТРОПСТВА

На правах рукописи:, ЗГАМБЕРДИЕВ Икболжон Тельманович

УДК 631.674

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА АДЫРНЫХ ЗЕМЛЯХ АНДИЖАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена на кафедре эксплуатации гидромелиоративных систем Московского государственного университета природообустройства.

Научный руководитель — действительный член Академиг водохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор В. А. Сурин.

Официальные оппоненты: член-корреспондент Академия водохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор В. И. Ольгаренко, кандидат технических наук, старший научный сотрудник К. В. Губер.

Ведущая организация — институт «Ферганагипроводхоз».

Защита состоится <ЛО » . .... 1995 года

в 10 час. на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степенн кандидата технических наук К-120.16.05 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, МГУП, ауд. 201.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан »

1995 года.

Ученый секретарь диссертационного сонета -к. т. н., доцент

Т. И. Сурикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В республике Узбекистан, в частности, в Андижанской области вследствие нерационального использования водных ресурсов остро ощущается их дефицит в вегетационный период и значительно ухудшается экологическая обстановка.

Использование адырных земель под орошение сельскохозяйственных культур в течение пятнадцати лет привело к врозии поверхностных слоев почвы адыров, а также к подтоплению и засолению нижерасположенных прилегающих к адырам земель. Использование оросительной воды в хозяйствах адарной зоны сопровождается большими потерями ее во внутрихозяйственной оросительной сети и на орошаемых полях.

Анализ существующего водопользования показывает, что при традиционном способе полива из временной оросительной сети на адырах затрачивается воды в 2...3 раза больше, чем на равнине, причем до 40 % ее теряется на поверхностный сброс и до 35 % на глубинный сброс.

Дефицит оросительной воды, ухудшение мелиоративного.состояния орошаемых земель,.эрозия почвы вызывают необходимость улучшения использования водных ресурсов, сокращения потерь оросительной воды.

Для уменьшения потерь оросительной воды необходимо совершенствование- внутрихозяйственного водопользования, техники и технологии полива.

Улучшение водопользования возможно на основе оперативного управления поливами и должно" базироваться на оперативной оценке влагозапасов в почве и краткосрочном прогнозе погодных условий.

■ Изложенные обстоятельства определяют актуальность исследований по совершенствованию внутрихозяйственного водопользования на адырных землях Андижанской области с применением водосберега-

ющих технологий орошения и оперативного управления поливами.

Цель и основные задачи исследований. Основной целью исследований является разработка водосберегащей технологии полива садов на склоновых адырных землях и-методики оперативного управления поливами сельскохозяйственных культур, позволяющих оконом-. но использовать водные, земельные и энергетические ресурсы при внутрихозяйственном водопользовании.

При отом решались следующие основные задачи:

- изучение существующего состояния внутрихозяйственного'водопользования;

- совершенствование методов планирования внутрихозяйственного водопользования с учетом погодных факторов, почвенных и гидрогеологических условий;

- определение рациональных параметров влементов техники полива в условиях хозяйства;

- разработка рациональной водосберегающей и почвоохранной технологии полива;

- разработка рациональных схем и конструкций оросительной сети на поливном участке;

- определение основных технико-экономических показателей, при внедрении полученных научных результатов в производство.

Методика и место проведения исследований. В основу методики исследований положены полевые опытно-производственные и водноба-лансовые вксперименгы, изучение влияния технологии полива и мето дов планирования внутрихозяйственного водопользования на водо-обережение.

Исследования выполнялись в 1990...1993 г.г.на опытно-производственном участке (ОПУ) с полустационарной оросительной сетью, построенном под руководством и непосредственном участии автора в 1989 на Тешикташском массиве (колхоз "Куртки"). Огштно-производ-

-Z-

ственный участок по природным условиям является типичным для всего масоива. Количественное обоснование типичности ОПУ выполнено по методике В.В. Шабанова с использованием вероятностных оценок. Физико-механические и химические свойства почвы определены в лаборатории Андижанского СХИ.

Научная новизна■ В диссертации установлены закономерности, для определения скорости впитывания и слоя впитавшейся воды в почву, длины добегашя поливной струи в борозде, рациональные пределы регулирования влажности почвы.

На втой основе разработаны новые способы расчетов внутрихозяйственных планов водопользования и оперативного управления поливами, новые технологии поверхностного полива, направленные на экономию оросительной воды и защиту почвы от врозии.

Практическая ценность выполненных исследований заключается в разработке для условий адырной зоны схем и конструкций полустационарной оросительной сети для полива садов, водосберегающей технологии полива садов, методики планирования внутрихозяйственного водопользования и оперативного управления поливами.

Полученные результаты исследований и их внедрение в производство позволяют защитить почву от эрозии, обеспечить прогрев оросительной - воды на 5...Ю°С и более, повысить производительность труда поливальщиков в 2...3 раза, экономить оросительную

воду на 20___Ж и за счет етого повысить урожайность садов на

27...34 Ц/га.

Основные защищаемые научные разработки:

- водосберегающая почвоохранная техника и технология полива садов на адырных землях;

■ - методика оперативного управления поливами на основе прогноза погодных условий.

Реализация результатов исследований. Результаты исследова-

ний используются в проектах реконструкции внутрихозяйственной оросительной сети на адирних землях, разрабатываемых. в институте "Ферганагипроводхоз".

Построена и введена в вксплуатацию разработанная автором полуотационарная оросительная, сеть о гофрировашшми трубопровода ми и поливными полиэтиленовыми шлангами для полива садов.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технических конференциях МГУП (ОывщмЯ (ЯШ) в 1992... 1994 г.г. (г. Москва); на IY-ой областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов в 1990 г. (г. Андожан); на техническом совете Джалалкудукского РПРЭО в 1993 г. (г.Ахунбаба-ев, Андижанской обл.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы, написаны 3 научно-технических отчета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем работы its страниц, в том числе 31 таблица, 33 рисунка. Список литературы включает 125 наименований.

С0ДЕР1АНИЕ РАБОТЫ. •

В первой главе дано описание природных условий адирных земель Андижанской области, приведены результаты изучения фактического режима орошения сельскохозяйственных культур на втих землях, дана характеристика существующей внутрихозяйственной оросительной системы и оценка состояния внутрихозяйственного водопользования, проанализированы современные научные разработки по водопользованию.

Значительная часть орошаемых земель Андижанской области расположена в предгорной адирной зоне, общая валовая площадь адыр-ных массивов составляет 50,6 тыс.га. В Узбекистане имеется около

1,1 млн.га таких семе.,;;.

Ациры - ото холмистые увалистые предгорья, возвышающиеся над окружающей равниной на 100...400 м. Характерными особенностями етих земель являются крутые склони ( уклони 0,01...0,3 !, сложный расчлененный рельеф, наличие просадочних грунтов и почв, подверженных: водной и ветровой эрозии. Мощность лессовидных грунтов от 1,2 до 15 м. Потаи - светлые, типичные и темные сероземы. Грунтовые воды залегают глубоко (20...100 м).

Климат резко континентальный с большой продолжительностью безморозного периода. Количество осадков - 180...300 мм в год. Сумма активных температур воздуха составляет 4200...4500 °С, среднегодовая температура +12°...+14°С (по метеостанции "Савай"). Испаряемость за год составляет 1200...1500 мм, относительная влажность воздуха в течение вегетации находится на уровне 40.. ..6095, а в самые жаркие дни июля может снижаться до 25-.-ЗОЖ.

Основным источником орошения является река Карадарья, "водо-псдача из которой осуществляется с помощью насосных станций.

Оросительные системы на адырных землях включают следующий комплекс основных сооружений: насосная станция с напорным бассей ном, машинные бетонированные каналы или лотки с сооружениях«*» распределительные трубопроводы с гидрантами и другой арматурой, внутрихозяйственная дорожная сеть, селезащитные сооружения.

Полив, в основном, проводится по традиционной технологии яз временной' оросительной сети в земляном русле с ручным распределением воды по бороздам, расходы поливных струй обычно превышают допустимые и составляют 0,3...О,5 л/с. Продолжительность полива достигает 8... 12 сут, а фактические поливные нормы - 1700...2650 м3/га, причем 30...45 % поданной на поле воды идет на поверхностный сброс и 20...30 % от суммарного ьодопотребления составляют потери воды на глубшишй сброс.

Для оценки внутрихозяйственного водопользования изучены эксплуатационные показатели, фактические и оптимальные значения которых приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Фактические и оптиииьние значения эксгнуатационкых показателей

NN пп Наименования показателей Расчетная формула Значения показателей

фактические оптимальные

1. Показатель выполнения плана забо- Р = /О О,19...2,44 0,95...1,05

ра ВОДЫ Б хозяйство

.ср. п

2. Показатель выполнения плана поли- Р = О.«,/И ва площадей

4)*/ и

Ф "

0,15.-.2,0 0,95...1,05

V Рп/Рв

0,37...0,94 0,9...1,0 •

3. Эксплуатационный коэффициент использования воды при поливах

4. КПД внутрихозяйственной ороситель- П = М ДЬ 0,67...0,79 0,85...0,90 ной системы хо ор

5. Коэффициент рав-

. номерности поступления воды в точ- С = О/Си О,03...О,42 0,05...0,1

ках выдела (ковф- " ,--Ч?-°Р--

фициенч вариации) о = / £(0ф-0ф ср)г /п-1_

Примечания: Оф Ср . 0П - расхода воды соответственно

фактические измеренные, фактические средние и плановые за декаду, м3/о; Ыф, ин~ - площади поливов фактические и плановые за декаду, га; М^, - /цельная фактическая водоподача соотБетст-венно на поле и в точке выдела,м3/га; а - среднее квадратическое отклонение /с; п - число измерений за декаду.

Полученные фактические значения эксплуатационных показателей свидетельствуют о том, что внутрихозяйственное водопользование находится в неудовлетворительном состоянии. Хозяйствам необходимо совершенствовать внутрихозяйственное водопользование, применяя при втом методы оперативного управления поливами с учетом всех факторов, влияющих на водосбережение.и использовать во-

-б" . •

досберегащие технологии полива.

Был выполнен литературный анализ современных: научных разработок по внутрихозяйственному водопользованию.

Методика планирования и расчет элементов планов водопользования впервые были предложены H.A. Яншпевским в 1928 году. Дальнейшее развитие принципы составления и проведения планов водопользования получили в работах И.А. Шарова, С.Р. Оффенгендена, Х.А. Ахмедова и других ученых.

Вопросам совершенствования водопользования посвящены исследования Г.В.Воропаева, Е.П. Галямина, Н.С. Горюнова, А.Ф. Киен-чука, П.И.Коваленко, М.Ф.Натальчук, В.И.Ольгаренко и др. .

Проблемой совершенствования технологии полива занимались А.Н. Костяков, С.М. Кривовяз, Н.Т. Лактаев, В.Ф. Носенко, В.А. Сурин, Г.Ю. Шейнкин и др.

Во второй главе изложены задачи и состав исследований, дана характеристика природных условий опытно-производственного участка (ОПУ), определена его типичность, дано описание методики исследований.

Опытно-производственный участок площадью 5 га расположен в

V

центре Тепшкташского массива.

Средний уклон поверхности опытного участка 0,146. Грунтовые воды залегают на большой глубине (более 10 м). Почвенный покров представлен незаооленными типичными сероземами. Содержание гумуса в почве О,16...О,68 %. Коэффициент фильтрации расчетного слоя почвы составляет 0,21..0,59 м/сут, пористость 46,2...55,5 %, плотность - 1,22...1,42 т/м3, наименьшая влагоемкость 27,2.. ..31,2 %, максимальная молекулярная влагоемкость 10,9...12,6 % от объема почвы.

Участок по природным условиям является типичным для Тешик-ташского массива Андижанской области.

-Г-

Типичность его определена по методике В.В. Шабанова и Е.Н. Рудаченко. Вероятность совпадения девяти природных признаков составила 0,56.

На участке возделывается яблоневый сад, заложенный в 1983 году.'Яблони районированного сорта "Боровинка Ташкентская" на : среднерослом подвое Дусен 2 (М2) размещены по схеме 7x4 м, Для полива в мездурядьях нарезаются по 6 поливных борозд длиной 50.. 70 м. Расходы поливных струй 0,07/0,035...0,04/0,02 л/с.

Годы исследований (1991-93) были более влажные, чем средний.

Методика исследований основывалась на апробированных наукой рекомендациях.

Изучение водосберегащих технологий водопользования и элементов водного баланса проводилось с использованием работ И.П. Айдарова, А.И. Голованова, В.А. Сурина, В.Б. Шабанова и др.

Поливы начинались при снижении влажности почвы до 0,65 НВ, а заканчивались при достижении влажности 0,9 НВ (первый вариант) и 0,85 НВ (второй вариант). Глубинный сброс определялся по формуле Дарси, при.втом потенциал почвенной влаги на границах расчетного слоя почвы измерялся с помощью тензиометров. Суммарное водопотреблениэ определялось методом водного баланса. Остальные составляющие водного баланса измерялись непосредственно на ОГО".

При составлении методики изучения элементов техники полива по бороздам в условиях склоновых земель использованы работы В.А. Сурина, Н.Т. Лактаева, Г.Ю. Шейнкина. Изучались скорость впитывания воды в почву, скорость и время добегания поливных струй, равномерность увлажнения почвы по длине борозды.

, Проведены исследования по равномерности раздачи воды и изменению ее температуры по длине поливного гофрированного трубопровода и полиэтиленового шланга.

Результаты экспериментов обобщались с применением методов -8-

математической статистики (Румшиский, 1973).

В третьей главе дано обоснование технологии внутрихозяйственного водопользования, приведены результаты исследований водо-сберегающего режима орошения садов, динамики изменений влагоза-пасов в расчетном слое почвы, динамики глубинного сброса воды из корнеобитаемого слоя почвы и поверхностного сброса о орошаемых участков, суммарного водопотребления при различных пределах регулирования влажности почвы. Установлены дефициты и резервы воды при внутрихозяйственном водопользовании.

При изучении режима орошения плодового сада пределы регулирования влажности почвы принимались на основе существующих рекомендаций. Анализ литературных данных показывает, что оптимальные пределы регулирования влажности почвы в пустынной зоне для плодовых садов рекомендуются 0,7...0,9НВ (Айдаров, Голованов, 1986; Айдаров, Голованов, Арент и др., 1992). Снижение верхнего и нижнего порогов влажности почвы позволяет снизить среднюю ( за сезон) влажность почвы и уменьшить глубинный сброс ( Айдаров, Голованов, Никольский, 1990). При глубоком залегании грунтовых вод уменьшение средней влажности почвы с 0,8 до 0,7 НВ вызывает уменьшение глубинного сброса с 0,1...О,15 Е до нуля ( Голованов, 1975).

С учетом этих рекомендаций в опытах регулирование влажности корнеобитаемого слоя почвы изучалось в двух вариантах: первый вариант 0,65.:.О,90 НВ; второй - 0,65...О,85 НВ. В качестве третьего варианта изучался существующий режим орошения на контрольном участке. При этом глубина увлажнения принималась равной 100 см, что соответствует распространению основной массы корней.

. Результаты исследований по изучению режима орошения плодового сада показывают, что лучшим вариантом по использованию оросительной воды является второй вариант (табл. 2).В этом варианте

'

Таблица 2

Элементы водного баланса садов за вегетационный период на опытном и контрольном участках, м3/га

Обеспеченность по дефициту ис-паряело-ст

V

Пределы регулирования влажности почвы, доли ИВ

Коиичес-тво поливов

Приход (И) ' Расход (Р)

стиосфер-ные осаОш 0 с оросительная норма 0 испалъэуе-хые влаго-эапаси в почве № поверхностный сброс Са глубинный, сарос $ сулларное исполнив

Годы

Вариант

< Первый 0,65...0,90 б, 963 4689 671 309 783 5231

Второй 0,65...0,85 7 963 4538 461 288 522 5152

1991 61,8 Контроль- 0,59...1.07 5 963 7295 599 1934 1321 5606

ный участок

Первый 0,65..0,90 5 1496 3592 644 199 579 4954

Второй 0,65...0,85 -6 1496 3673 294 203 441 4819

1992 85,4 Контроль- 0,59...1,05 5 1496 6928 218 1910 1373 5359

ный участок

значительно ивявадатея шпаяьтрздвонныб пот-ери орисетельной води на'полях, а ето в свою очередь способствует сокращению вшива гумуса (питательных элементов).

Урожай яблок в среднем за 2 года (1991 и 1992 г.г.) составил: в первом варианте 124,5 ц/га, во втором - 125,5 Ц/га и на контрольном участке 95 Ц/га. По затратам воды на единицу урожая лучшим является также второй вариант (28,9___36,6 м3/ц).

На основе результатов исследований рекомендуется при возделывании плодовых садов на крутосклонных землях поддерживать влажность почвы в пределах 0,65...О,85 НВ.

Исследованиями установлены дефициты и резервы забора воды при внутрихозяйственном водопользовании. Дефицит забора воды представляет собой недостаток фактически забираемых объемов воды над расчетными, а резерв - превышение этих объемов над расчетными. Дефициты и резервы оросительной воды получены сопоставлением фактических и расчетных объемов забора воды в хозяйство. Фактические объемы определялись подекадно путем замеров расходов воды через определенные интервалы времени. Расчетные объемы рассчитывались по уравнению водного баланса с учетом погодных условий в текущем году при высоких значениях КИВ на поле (г) = 0,85 ) и ЩД внутрихозяйственной сети (Пхс~ 0,85).

Сравнение расчетных и фактических объемов забора воды дано в таблице 3.

Исследования показали, что ежегодно фактические объемы водозабора в хозяйство значительно превышают расчетные. Резервы оросительной воды в хозяйстве практически не используются. Почти все они теряются во внутрихозяйственной оросительной сети и на орошаемых полях.

Суммарные потери воды во внутрихозяйственной оросительной сети в 1991...1993 г.г. составляли 1910...1983 тые.м3 или 23-.

-и-

Таблищ 3.

Сравнение расчетных и фактических объемов забора воды в хозяйство, тыс.м3

Годи Ороыаеяж гиотдь, га ' Объел водозабора в тозяйапво Объел дефицитов води Объел резервов бобы Превышение резерва >юд де-фицитол

расчетный

1991 836 4201 8434 14 4247 4233

1992 809 3368 7361 78 4071 3993

1993 743 2810 6820 107 4117 4010

Примечание: объемы дефицитов и резервов забора воды определялись подекадно.

. .2856 от водоподачи (брутто] в хозяйство.

Потери води на орошаемых полях складываются из потерь на поверхностные на глубинные сбросы, испарения с переувлажненной почвы в дни полива и в первые дни после его окончания.

На доли поверхностных сбросов приходится - 26...28% от фактической водоподачи на поле. Потери оросительной воды на глубинные сбросы составили 24...26 % от суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур. Небольшая часть оросительной вода поданной на поле идет на испарение о поверхности переувлажненной почвы. Суммарные потери оросительной вода на орошаемых полях составляли 2897...3442 тыс.м3 или 53...59 % от водоподачи на них.

Анализ потерь воды, показывает, что большая часть воды теряется на орошаемых полях.

На основе полевых исследований и анализа составляющих водного баланса намечены пути по экономии оросительной води при водопользовании в хозяйстве.

-уг-

Для уменьшения потерь води во внутрихозяйственной оросительной сети рекомендуется переустройство временной оросительной сети на закрытую, равномерная подача воды в хозяйство, строгое выполнение оперативных планов водопользования, исключающее превышение фактических объемов забора воды над расчетными.

Для уменьшения потерь воды на орошаемых полях рекомендуется поддеривать'низкую влажность почвы в пределах 0,65...0,85 НВ, применять рациональные параметры элементов техники полива, использовать прогрессивные технические средства раздачи воды в борозды.

В четвертой главе дано обоснование техники и технологии полива садов на адырных землях, приведены результаты исследований по элементам техники полива, по равномерности распределения воды в поливных трубопроводах и шлангах и температурному режиму ее. Выбор способов и техники полива произведен с учетом климатических, геоморфологических, почвенных, гидрогеологических, биологических, водохозяйственных и экономических факторов. В условиях адыров Андижанской области, где дефицит испаряемости (Е - 0 ) за

О С

вегетационный период значительно превышает 550 мм,- наиболее приемлемым является поверхностный способ полива по бороздам. Для полива садов в етих условиях разработана и внедрена полустационарная оросительная сеть с поливными полиэтиленовыми шлангами и гофрированными трубопроводами. Для определения параметров полустационарной оросительной сети и технологии полива проведены исследования по элементам тешит бороздкового полива, равномерности раздачи и температурному режиму оросительной воды по длине поливных гофрированных трубопроводов и полиэтиленовых шлангов. Исследованиями установлено рациональное направление поливных борозд: примерно перпендикулярно гребню адыра. Для выбора рациональных параметров элементов техники полива по бороздам проводи-

-УЗ-

лись полевые эксперименты по впитыванию воды в почву, добегают поливных, струй и равномерности увлажнения почвы по длине борозд.

По опытным данным построены графики зависимости скорости, впитывания и слоя впитавшейся воды в почву от времени V = f(t) и h = f(t). '

Эти зависимости хорошо описываются формулами Р.Е. Хортона (194-0) и И.В. Маслова (1975):

V = (V, - V ) е в + V , (1)

Ну у

h = 11(1 - е Е ) + V t; (2)

в у

где V - скорость впитывания в момент времени t.M/ч; У - скорость

впитывания в начальный момент времени, м/ч; h - слой впитавшейся воды в момент времени t, м; ~ емкость впитывания верхнего слоя почвы, м; к - коэффициент, зависящий от влажности и типа почвы, 1/ч; е - основание натурального логарифма; - установившаяся скорость впитывания, м/ч ; t - продолжительность впитывания, ч.

По методике В.А. Сурина (1979) определены осредненные значения V = 0,093 м/ч, V = 0,015 м/ч, h = 0,29 м, К = 0,34 1/ч.

Ну В В

В результате получены уравнения для. определения скорости впитывания (м/ч) и слоя впитавшейся воды в почву (м) для условий Те-шкташского массива: '

V = 0,078 е~0,34Ч 0,015, (3)

h = 0,29 (1 - e"0,34t) + 0,015 t. (4)

Установлены максимально допустимые расходы поливных струй с учетом минимальной ерозии почвы. В зависимости от уклонов поливных борозд они варьируют от 0,02 до 0,07 л/с.

Изучена динамика движения поливных струй по длине борозд во времени х = í(t) при расходах q = 0,04...0,1 л/с и уклонах 0,16. ..0,08. Установлено, что зависимость х = f(t) хорошо описывается

уравнением (Сурнн, Маслов, 1979)

3,6 ч -кЛ

х = —тгт—(1 " Ве (5)

у

где х - длина добегания струи за время I, м;

q - расход води, подаваемой в борозду (поливная струя),л/с; р - смоченный периметр в начале борозды, м: (1 - коэффициент, учитывающий уменьшение смоченного периметра по длине борозды (на больших уклонах близок к единице);

У^ - установившаяся скорость впитывания, отнесенная к смоченному периметру, м/ч;

В и Кб - параметры, безразмерный и 1/ч; I - продолжительность подачи поливной струи в борозду, ч. Исследованиями определены осредненные значения параметров этого уравнения В = 0,85 и Кб = 0,063.

Смоченный периметр борозд Р зависит от расхода струи ч и уклона 1. Для больших уклонов ( 0,08...О,16 ) его рекомендуется определять по формуле С.С. Зухритдинова, м:

Р = О,671--— ; • (6)

где ч -расход поливной струи, мэ/с; 1 - уклон поливной борозда. В результате нами получено уравнение для определения длины добегания поливной струи в условиях Тешикташского массива, м:

„О.75 <0.08

Ч 1 -о.обзь

х = 30,15 •-(1 - 0,85 е .. ). (7)

V

у

Проведены опыты по равномерности увлажнения почвы по длине поливных борозд в трех вариантах: 1 - полив из одного яруса поливного трубопровода при длине борозд 150 метров; 2 - полив из двух ярусов трубопроводов и шлангов при длине борозд 55 - 95 м; 3 - полив из трех ярусов при длине борозд 45 - 55 метров (рио.1)

Уклони борозд варьировали в пределах от 0,1 до 0,19. Установлено, что наиболее равномерное увлажнение почвы по длине борозд достигается в третьем варианте. Коэффициент равномерности увлажнения составил 0,79-..0,87, что вполне допустимо.

и Лу>.

ности зежли, л 8 «..5* 98 8» «3^-85!

Расстояпая, м' /о \/о | /о \/о \ п | ю | ю | /о | п | д» /в | у» | Л> | п | л> |

Ух-лены о. п | о- ¡94 I о ни | о. а* ¿Л

г» а. п

одного Л^ул*

4го- -гю

I

*,'" I

£•093

\Jts-OLt

Лели£ ил ¿¿уж ярусой

Лоо-т.мг/га'

'ту

8«» .

Пели? иг /пр»х ярусо! М.2

| ; ; ; Т~

Гг-/0 I 1 \^.аГ91 ¿„./о

I I I I I

0

Рис.1 Распределение объемов впитавшейся воды по длине борозды: 1,2,3 - соответственно 1,2 и .3 ярусы шлангов.

В результате исследования установлены рациональные (рекомендуемые) параметры элементов техники бороздкового полива в зависимости от уклонов борозд (табл.4).

Для выбора рациональных параметров поливных трубопроводов и. шлангов проводились исследования по равномерности раздачи воды

Таблица 4.

Рекомендуемые параметры элементов техники полива

Уклоны Поливные струп, л/с Длина

борозд борозд, л

в начале в середине. в конце

полива полива полива

0,08 0,035 0,07 0,035 70

0,10 0,030 0,06 0,030 65

0,11 0,030 0,06 0,030 65

0,12 0,13 0,025 0,05 0,025 60

0,025 0,05 0,025 60

0,14 0,020 0,04 0,020 60

0,15 0,020 0,04 0,020 55

0,16 0,020- 0,04 0,020 50

по их длине. _ •

В опытах гофрированные трубопроводы укладывались по верхней кромке поливного участка с большим уклоном (1 = 0,1), а полиэтиленовые шланги посредине участка с небольшим расчетным уклоном (1 = 0,003), вычисленным по формуле В.А.Сурина.

Результаты исследований поливных гофрированных трубопроводов показали, что их целесообразно применять при безнапорном режиме работы. При втом отклонения расходов воды, вытекающей из отверстий гофрированного трубопровода длиной 100 м, составляют ± 3...15 % от среднего значения.

Отклонения расходов воды, вытекающей из полиэтиленового шланга длиной 50 м о поливными нерегулируемыми отверстиями диаметром 5 мм при напоре 0,8 м, составили ± 2...15 % от среднего значения. С уменьшением напора воды до 0,21 м равномерность раздачи ухудшилась и отклонения расходов воды от среднего значения составили ± 4...23 %• Таким образом исследования показали, . что равномерность раздачи воды в шлангах и трубопроводах отвечает требованиям бороздкового полива.

Результаты исследований свидетельствуют, что в полиэтиленовых шлангах и гофрированных трубопроводах в первые 10 минут от начала полива идет интенсивное нагревание первых порций воды за

счет нагретых солнцем стенок трубопровода. За этот период температура воды повышается на 4...7,5 °С. В следующие 20...25 мин. холодная вода охлаждает стенки трубопровода (шланга) и нагрев во ды за счет тепла стенок резко снижается. В дальнейшем нагревание . воды происходит при движении ее в трубопроводе или шланге. В 16 часоЕ ( самое жаркое время дня ) прогрев воды на расстоянии 15 и 43 м от гидранта составил: в гофрированном трубопроводе соответственно 4,0 и 7,2°С ( температура воздуха 36,7°С), а в полиэтиленовом шланге 4,8 и 10,3°С (температура воздуха 33,5°С). Таким "образом исследования показали, что применение поливных поливти-леновых шлангов и гофрированных трубопроводов позволяет дополнительно прогреть оросительную воду и значительно снизить влияние низких температур на рост и развитие плодовых деревьев. Причем в полиэтиленовых шлангах вода прогревается более интенсивно.

Поэтому на всех ярусах, кроме первого,рекомендуется использовать полиэтиленовые шланги. Проведенные исследования позволили разработать схемы (продольные, поперечные) и конструкции внутрихозяйственной оросительной сети для полива плодовых садов на адырных землях. Продольные схемы сети представлены на рисунке 2.

Основными элементами оросительной сети являются распределительные ^трубопровода, передвижные поливные гофрированные трубопроводы и поливные полиэтиленовые шланги.

Распределительные трубопроводы 1 порядка проложены по гребням адыров, а трубопроводы 2 порядка - параллельно поливным бороздам, глубина их заложения 80...100 см.

Расстояния между распределительными трубопроводами 2 порядка 150...200 м. Длина поливного шланга и гофрированного трубопровода 75-..100 м. Диаметр поливного шланга 150 мм, гофрированного трубопровода 125 мм.

Рио.2. Рекомендуемые продольные схемы полустационарной оросительной сети: а) при длине склона 100...140 м; б) при длине склона 200...280 м; 1 - закрытый распределительный трубопровод 1-го порядка; 2 - задвижка; 3 - дорога; 4 - гофрированный поливной трубопровод; 5 - гидранты; б - поливтиленбЬый шланг; 7 - закрытый распределительный трубопровод 2-го порядка; 8 - поливные борозды; 9 - сбросная сеть (размеры в м).

Поливные гофрированные трубопроводы укладывают на время полива по верхней кромке поля с большими, положительными уклонами, равными уклону местности (преимущественно 0,01...0,05). Они работают в безнапорном режиме. Водовыпускные отверстия в них регулируемые .

Поливные полиетиленовне шланги укладывают в обе стороны от распределительного трубопровода 2 порядка в направлении горизонталей с небольшим положительным расчетным уклоном (примерно 0,001...0,003),.определяемым по формулам В.А.Сурина. Рабочий напор в поливном шланге - 0,2...1,0 м. Водовыпускные отверстия в них нерегулируемые, одинакового диаметра (4...8 мм).

Расстояния между поливными шлангами (трубопроводами) равны рациональной длине поливной борозды (50...70 м).

В пятой главе разработана методика оперативного управления поливами на основе прогноза погодных условий.

Она построена на основе метода Н.В.Данильченко (1982) применительно к природным условиям Андижанской области.

Оперативное управление поливами осуществляется на основе расчетов влагозапасов в активном слое почвы с использованием ура внения водного баланса, исходных запасов влаги в почве и краткосрочных прогнозов метеостанций. Исходящие (стартовые) запасы вла ги в почве определяются в начале расчетного (вегетационного) периода путем непосредственных измерений в поле. Затем составляются краткосрочные (обычно 10 или 5 - ти дневные) прогнозы измене-■ ния запасов влаги в почве-на предстоящий период. Запасы влаги в активном слое почвы определяются по уравнению водного баланса,мм ,

= дан + °с - Я - 8 • (8)

где запасы .^влаги в почве в конце и начале расчетного пе-

"К н

риода, мм;

0С - используемые атмосферные осадки, мм; Е - водопотребление, мм; g - глубинный сброс оросительной воды, мм. Расчеты составляющих уравнения водного баланса рекомендуется выполнять по нижеприведенным формулам.

Прогнозное водопотребление на декаду ( или пятидневку) определяется на основе прогноза погода. При етом используется формула Н.В.Данильченко, основанная на биоклиматическом методе, мм:

Е = Е0кб, (9)

где Е - прогнозная испаряемость на предстоящий период, мм;

о

кб - биологический коэффициент культуры. Прогнозная испаряемость Ео определяется по прогнозной температуре воздуха и модулю испаряемости прогнозного периода, мм:

Е = е 1; Т, (Ю)

. О О

где е - модуль испаряемости прогнозного периода, мм/ °С:

о

t - прогнозная температура воздуха (средняя), "С; Г - продолжительность прогнозного периода, сутки. Модуль испаряемости ( е ) прогнозного периода определяется

о

по формуле:

е = е е , / е (11)

о о,ар о,1 ( о,1,ар

где е - среднемноголетнее значение модуля испаряемости на

О f С р •

прогнозный период, мм/ °С;

eQ t - модуль испаряемости 1-го периода, предшествовавшего прогнозному, в текущем году, мм/ °С;

в , - токе по среднемноголетним данным,.мм/ °С.

а,I,ср

Используемые атмосферные осадки на прогнозный период определяются по формуле, мм

°0 = \ Р- (12) где Р - прогнозные осадки по данным метеостанции, мм;

Kjj - коэффициент использования осадков. Коэффициент использования прогнозных осадков принимается равным 0,5. При отсутствии прогнозных данных используемые осадки принимаются равными $0% от ередаемноголетних за прогнозный период.

Влагообмен с нижележащими горизонтами (глубинный сброс) на прогнозный период определяется по формуле Ю.Н.Никольского, м

g = К 9n Т, (13)

где К - коэффициент фильтрации, м/сут; Vf t- W

® = —а _ w— " насыщенность почвы водой; о

"opt ~ средняя влажность, поддерживаемая в расчетном слое в расчетный период, в долях от объема;

0 - пористость почвы или полная влагоемкость, в долях от объема ;

WQ- влажность почвы, при которой влагопроводность становится близкой к нулю (или максимальная молекулярная влагоемкость), в'

-Zd-

долях ст объема;

Т - продолжительность расчетного периода, сут.; п - показатель степени (по С.Ф.Аверьянову, п = 3,5).

При определении по формуле (8) могут быть два случая: Wmin< ^к^ "itx - в етом случае полив в предстоящей дека-дке не назначается;

2. W s W - в етом случае назначается полив.

К Л11 п

Поливная норма на прогнозный период определяется по формуле О = W -VI ; (14)

P пах min

- где W ^ - влагозапасы в почве, соответствующие верхнему пределу влажности (0,-85 КВ), мм;

Wmln - влагозапасы в почве перед поливом, соответствующие нижнему пределу влажности (0,65 HB), мм.

Прогнозная продолжительность оптимального водообеспечения определяется по формуле, сут:

т _ _WHl " Wmln_, М5|

опт Е + а - 0 ' ^ '

■ ср.сут чср.сут с.ср.сут

где WHl - влагозапасы в почве в начале расчетного периода, мм;

Еср сут ~ °Pe№e0yT04H0e прогнозное водопотребление,ш/сут;

q - среднесуточный глубинный сброс, мм/сут;

0о Ср СуТ - среднесуточные используемые атмосферные осадки,

мм/сут.

»

Результаты сравнения декадных расчетных значений прогнозных влагозапасов в почве плодового сада с фактическими значениями показывают, что отклонения в большинстве случаев не превышают 10JS. В целях повышения точности расчетов по оперативному управлению поливами целесообразно использовать краткосрочные прогнозы на ближайшие 5 суток.

Организация оперативного управления поливами затруднена без хорошо налаженного оперативного контроля за распределением и ис-

пользованием оросительной вода в хозяйстве. Рекомендуется осуществлять контроль по пентодам, декадам, месяцам и за сезон по эксплуатационным показателям, приведенным в таблице 1. Вместо плановых значений показателей для етого используются расчетные.

Годовой экономический эффект от использования методики оперативного управления поливами на основе прогноза погодных условий и водосберегающей технологии поливов садов составил 1391 руб/га (в ценах 1991 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Адцрние земли Андижанской области характеризуются большими уклонами поверхности, сложным сильнорасчленешшм рельефом, просадочныш грунтами, малым содержанием гумуса. Существующие внутрихозяйственные оросительные системы и состояние внутрихозяйственного водопользования на этих землях не удовлетворяют эксплуатационным требованиям. Эти требования включают сохранение и увеличение плодородия почй адырных земель и прилегающих территорий, сокращение процессов эрозии, уменьшение засоления и подтопления нижерасположенных земель, экономное использование водных, трудовых, энергетических и земельных ресурсов.

2. Полевые исследования проведены на опытно-производственном участке, расположенном на территории колхоза "Куртки" Джа-лалкудукского района Андижанской области. Участок находится в центре Тешикташского массива и по геоморфологическим, гидрогеологическим, геологическим и почвенным условиям является типичным: вероятность совпадения основных природных признаков опытного участка и массива составила 0,56. • '

3. Установлены объемы дефицитов и резервов воды при внутрихозяйственном водопользовании, определены потери воды во внутрихозяйственной оросительной сети и на орошаемых полях (64...70 %

-

от водозабора в хозяйство).

Намечены пути и мероприятия по вкономии оросительной воды при водопользовании ,в хозяйстве: водосберегающие режимы орошения, почвоохранная водосберегащая техника и технология полива, оперативное управление поливами на основе краткосрочных прогнозов погоды.

4. Полевыми исследованиями установлены основные параметры водосберегающего режима орошения садов: пределы регулирования влажности почвы 0,65...О,85 НВ, поливные норлы 570...670 м3/га,

■оросительные нормы 3700...'4500 мэ/га. В сравнении с существующим режимом орошения экономия воды составляет 2800...3300 мэ/га.

5. Установлены рациональные параметры элементов техники бо-роздкового полива на уклонах от 0,16...0,08, обеспечивающие увлажнение почвы по их длине с высоким ковффициентом равномерности

( Кр= 0,83 ): неразмываюцие расходы переменных поливных струй 0,04/0,02...0,07/0,035 л/с и длина поливных борозд 50...70 м.

6. Выбраны наиболее эффективные технические средства раздачи воды в борозды: безнапорные гофрированные поливные трубопроводы и низконапорные поливные полиэтиленовые шланги.

Применение гофрированных трубопроводов и поливных полиэтиленовых шлангов позволяет на 5,6...7,5°С повысить температуру оросительной воды, что благоприятно сказывается на росте и развитии плодовых деревьев. При этом температура воды в поливных полиэтиленовых шлангах на 0,8...3,1°С больше, чем в гофрированных трубопроводах. Поэтому полиэтиленовые шланги более эффективны, чем трубопроводы.

С учетом этого поливные трубопроводы рекомендуется применять только на одном верхнем ярусе поливного участка, где применение шлангов затруднено, а на всех последующих ярусах рекомен- ' дуются полиэтиленовые шланги.

7. Гидравлическими исследованиями установлен'! равномерность раздачи води по длине поливных шлангов ( 50 м ) и трубопроводов (100 м) и факторы влияющие на эту равномерность. Наиболее высокая равномерность водораздачи достигнута в шлангах с нерегулируемыми отверстиями (отклонения поливных струй от среднего значения составляют ±2___15 %) и в гофрированных трубопроводах с регулируемыми отверстиями ( отклонения ±3... 15 % ).

8. На основе исследований рациональных параметров поливных борозд, шлангов и трубопроводов разработаны схемы и конструкции полустационарной оросительной сети для полива садов на адырных массивах. Рекомендуемая длина поливных, шлангов и трубопроводов в этих схемах - 75...100 м.

9. На основе анализа литературных данных и собственных исследований разработана методика оперативного управления поливами с учетом декадного прогноза погоды, а также почвенных и гидрогеологических условий. Проверка этой методики в производственных условиях показала, что отклонение декадных прогнозных влагозапа-сов от фактических в большинстве случаев не превышают 10%. Использование уточненных краткосрочных прогнозов на ближайшие 5 суток позволяет значительно снизить величины етих отклонений.

10. Рекомендованы показатели для контроля за качеством водопользования в хозяйстве: коэффициент соответствия фактической подачи воды расчетной; коэффициент соответствия фактически политых площадей расчетным; вксплуатациошшй коэффициент использования воды на поле; КПД внутрихозяйственной сети каналов; коэффициент равномерности забора и подачи воды-в хозяйство. Предлагаемые показатели можно применять как в оперативном порядкё ( за период оперативного планирования), так и за сезон.

11. Экономический эффект от использования результатов исследований достигается за счет экономии оросительной воды ( на

3890 мэ/га), сокращения процессов эрозии почвы, уменьшения засоления и подтопления нижерасположенных земель, повышения производительности труда поливальщиков (с 0,75 до 2,25 га/смену). В результате на адырных землях повышается урожайность яблони ( с 95 до 125,5 ц/га), на нижерасположенных землях - хлопчатника и других культур.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Полив хлопчатника из гофрированного поливного трубопровода на склонах. - Краткие тезисы докладов 1У-ой областной научно-практической Конференции молодых ученых и специалистов. - Андижан, 1990. с. 186...187- В соавторстве с С.С. Зухритдиновым.

2. Оросительная сеть для полива по бороздам на крутых склонах адырных земель.' - Каталог-паспортов "Научно-технические достижения, рекомендуемые для использования в мелиорации и водном хозяйстве". - М., ЦБНТИ, Книга 2, вып. 14, 1992, с. 47...48. В соавторстве с В.А. Суриным и С.С. Зухритдиновым.

3. Устройство для полива террасированных склонов. - Каталог - паспортов "Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве" - М., Мелиоводинформ, Книга 1, вып.15. 1993, с. 87...88. В соавторстве с В.А. Суриным, С.С. Зухритдиновым, А.У. Сабитовым.