Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Закономерности формирования и мероприятия по предотвращению ирригационной эрозии почв (на примере горных и предгорных районов Азербайджанской ССР)

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Зейналов, Тельман Салим оглы

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. КРАТКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПО ИЗУЧЕННОСТИ

ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ И СПОСОБЫ ЕЕ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ . Ю

1.1. Ирригационная эрозия и ее распространение

1.2. Ирригационная эрозия и факторы ее обусдовли вающие.

1.3. О прогнозе интенсивности ирригационной эрозии почв

1.4. Характеристика известных методов предотвращения ирригационной эрозии

ГЛАВА П. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫВОД ЗАВИСИМОСТИ ГЛУБИНЫ ПОТОКА, ПРОГНОЗ СМЫВА ПОЧВЫ ПРИ Б0Р03ДК0В0М ПОЛИВЕ

2.1. Вывод зависимости по определению глубины потока в борозде.

2.2. Зависимость по прогнозу смыва почвы при бо-роздковом поливе

ГЛАВА Ш. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Природные условия Шеки-Закатальского массива.

3.1.1. Орография зоны

3.1.2. Климат.

3.1.3. Рельеф поверхности и уклоны Шеки-За-катальского массива.

3.1.4. Гидрологические условия

3.1.5. Почвенный покров.

3.2. Краткая характеристика существующей техники бороздкового полива сельскохозяйственных культур в условиях Шеки-Закатальского массива

3.4. Механический состав и водно-физические свойства < почвогрунтов опытных участков

3.5. Впитывание воды в почву

3.6. Поперечное сечение поливной борозды.

3.7. Изменение смыва почвы при различных подаваемых расходах.

3.8. Вывод аналитического выражения по прогнозу ирригационной эрозии.

ГЛАВА ЗУ. ПРОГНОЗ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ ПРИ БОРОЗДОВОМ

ПОЛИВЕ.

4.1. Существующие рекомендации по элементам техники бороздкового полива

4.2. Расчет объема смытой почвы по разработанной методике.

4.3. Рекомендации по почвоохранной технике бороздкового полива.

ГЛАВА У. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕЩСТВ НА ЗАЩИТУ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ.

5.1. Методика расчета оптимального распределения средств на защиту почв от эрозии, удобрение и орошение

5.2. Расчет экономической эффективности предложенного метода

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Закономерности формирования и мероприятия по предотвращению ирригационной эрозии почв (на примере горных и предгорных районов Азербайджанской ССР)"

ШТ съездом КПСС перед сельским хозяйствам страны была поставлена задача об увеличении среднегодового объема производства валовой продукции на 17.22% по сравнению с предыдущим пятилетием. Решающим условием выполнения директив ШТ съезда КПСС и Постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 24 мая 1982 года и от 23 октября 1984 года о "Повышении эффективности использования мелиорированных земель в целях устойчивого наращивания продовольственного фонда страны", являются мелиорация земель и защита почв от эрозии.

В орошаемых районах страны большой ущерб наносит ирригационная эрозия. Освоение горных и предгорных массивов при несоблюдении противоэрозионных мероприятий, способствует увеличению интенсивности смыва почвы, что отрицательно сказывается на урожайности и часто вызывает выход угодий из сельскохозяйственной обработки. Нередко, несоблюдение противоэрозионных мероприятий вызывает смыв почвы до 100 т/га и более за поливной сезон /"447 "Ш съезд КПСС наметил как одну из важнейших задач десятой пятилетки - "обеспечить сохранение и рациональное использование земельных ресурсов, в первую очередь пашни, осуществить мероприятия по защите почв от водной и ветровой эрозии, особенно в южных и восточных районах страны" /"92 ] .

В настоящее время в Азербайджанской ССР орошаются 1310 тыс. га, из них 65/о орошаемых площадей расположены на значительных уклонах, где все они в той или иной степени подвержены ирригацио Ti» «) оннои эрозии. К концу двенадцатой пятилетке, за счет освоения горных и предгорных массивов намечено орошаемые площади в Азербайджанской ССР довести до 1400.1600 тыс.га.

Исходя из вышеизложенного, охрана почв,уменьшение ущерба от ирригационной эрозии являются актуальной проблемой, предметом пристального внимания многих специалистов.

Актуальность выбранной темы диссертации определяется необходимостью углубления изучения и прогнозирования ирригационной эрозии в зависимости от факторов, обусловливающих данный процесс и установление рациональных способов борьбы с ирригационной эрозией.

Актуальность темы подтверждается также включением данной работы в координационный план научно-исследовательских работ, утвержденный ПШТ, Совета Министров СССР (проблема 05.01; задание 05.12Ш-7).

Разработка противоэрозионных мероприятий приобретает особое значение в связи с увеличением орошаемых, расположенных на участках со значительными уклонами. При этом прогнозирование ирригационной эрозии при бороздковом поливе и подбор рациональных элементов по почвоохранной техники бороздкового полива следует считать актуальными, так как эти мероприятия позволяют до минимума сократить потери почв от ирригационной эрозии.

Цель работы. Целью предлагаемой работы является анализ факторов, обусловливающих ирригационную эрозию при бороздковом поливе, уточнение закономерностей формирования ирригационной эрозии, составление рекомендаций по технике бороздкового полива с учетом требований охраны почв для горных и предгорных районов Азербайджанской ССР, исходя из условий допустимого смыва.

На основе изучения и анализа состояний исследуемой проблемы' были сформулированы и выбраны для исследований следующие задачи:

- анализ факторов, обусловливающих развитие ирригационной эрозии, вывод общей зависимости по прогнозированию величины ирригационной эрозии;

- анализ результатов полевых исследований по впитыванию воды в почву и определение средней скорости впитывания при бо-родковом поливе;

- вывод зависимости по определению поперечного сечения поливной борозды в зависимости от расходов струи и уклона местности;

- вывод зависимости по прогнозу смыва почв, глубины и длины активной эрозии для горных и предгорных районов республики с учетом основных факторов, обусловдовливающих данный процесс;

- сопоставление экспериментальных данных с результатами расчетов по предлагаемому уравнению, а также с данными других авторов;

- составление программ для ЭВМ ЕС-1020, записанной на языке "Фортран", позволяющая упротстить расчеты по прогнозу ирригационной эрозии;

- разработка рекомендации по почвоохранной технике борозд-кового полива исходя из условий допустимого сглыва почв для исследуемой зоны.

Научная новизна. Уточнены факторы обусловливающие развитие ирригационной эрозии. Получена зависимость по определению поперечного сечения поливной борозды в зависимости от расходов воды и уклонов местности для условий горной и предгорной зон Шеки-Закатальского массива. Определены реальные значения средней скорости впитывания воды в почву в зависимости от почвенных условий и продолжительности полива. Установлена закономерность изменения мутности потока в зависимости от продолжительности полива. Впервые применен прибор мутномер-нефилометр "ЛМФ-69" для определения мутности потока в поливных бороздах в производственных условиях. Дана методика применения прибора "ЛМФ-69" и зависимость, позволяющие определять за короткий промежуток времени реальные значения мутности. Выведено уравнение по прогнозу смыва почвы при бороздковом поливе. Разработаны для условий горный и предгорных районов Азербайджанской ССР рекомендации по почвоохранной технике бороздкового полива, исключающие смыв вышедопустимых норм. С применением теории исследований операции разработана методика расчета для определения распределений средств на удобрение, орошение и защиту почв от эрозии.

Практическая ценность. Предлагаемая методика для прогноза смыва почв при бороздковом поливе и составление рекомендации по почвоохранной технике бороздкового полива могут быть использованы при проектировании новых площадей сельскохозяйственного производства, картировании территории по потенциальной опасности проявления ирригационной эрозии и проектировании противоэрозионных мероприятий.

Применение разработанных рекомендаций по почвоохранной технике бороздкового полива позволяет рационально использовать оросительную воду и предотвращать ирригационную эрозию.

Предложенная в работе методика может быть использована для расчета рационального распределения средств (ресурсов), выделенных на удобрение, орошение и на почвоохранные мероприятия.

Результаты работы. Результаты работы использованы при составлении "Рекомендаций по элементам техники бороздкового полива исходя из почвоохранных мероприятий", одобренные и рекомендованные Главазмелиоводстроем для внедрения в производство (протокол №9/8 от 17 августа 1984г.).

Методика по прогнозу смыва почв при бороздковом поливе применяется в проектных разработках институтом Азгипроводхоз (приложение Л? 4).

Разработанные рекомендации апробированы в производственных условиях в колхозах им.Низами (приложение 155) и Шота Руставели (приложение Ж5) Кахского района Шеки-Закатальской зоны. Годовой экономический эффект только от дополнительного внесения до пред-логаемым рекомендациям минеральных удобрений составил 9 руб./га.

Апробация работы.Результаты диссертационной работы, являющиеся результатом восьмилетнего исследования докладывались на: Всесоюзной конференции "Теоретические основы противоэрозионных мероприятий", г.Одесса, 1979г; юбилейных конференциях молодых ученых и специалистов, посвященных 60-летию установления Советской власти в Азербайджане и 60-летию образования СССР,.г.Баку, 1980 и 1982 гг.; научной конференции по проблеме "Эрозия почв в Азербайджане и меры борьбы с ней", посвященной 30-летию основания научно-исследовательского сектора эрозии почв МСХ, г.Баку, 1980; Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 200-летию Георгиевского тракта, г.Тбилиси, 1983 г.; Ученом Совете АзНИИГиМ, г.Баку, 1984 г.

Публикация. По теме диссертации опубликовано 7 статей, 2 находятся в печати.

В первой главе диссертационной работы изложены состояние изученности процесса ирригационной эрозии почв в стране и за рубежом и способы борьбы с ней. Дается анализ существующих уравнений, позволяющих прогнозировать ирригационную эрозию почв при бороздковом поливе.

Во второй главе излагается теоретическое обоснование вывода зависимостей по определению глубины потока по длине борозды, размывающей длины активной эрозии и глубины размыва, а также по прогнозу смыва почвы при бороздковом поливе.

В третьей главе даются выбор объекта и методика проведения экспериментальных исследований. На основе материалов натурных и лабораторных исследований уточнены параметры, входящие в уравнение и позволяющие прогнозировать объем смытой почвы при бороздковом поливе для орошаемых, горных и предгорных районов Азербайджанской ССР.

В четвертой главе даются расчет ирригационной эрозии по существующим и предлагаемой рекомендациям при бороздковом поливе, методика расчета по предлагаемому уравнению и сопоставление результатов расчета с экспериментальными исследованиями и данными других авторов в зависимости от поливной нормы, длины борозды и продолжительности полива.

Предлагаются рекомендации по почвоохранной технике борозд-кового полива для горных и предгорных районов Азербайджанской ССР.

В пятой главе даются на основе использования одной из известных моделей теории исследований операций (модель управления запасом при наличии ограничений) методика расчета оптимального распределения средств на удобрение, орошение и защиту почв от эрозии, а также экономическая эффективность предлагаемого метода расчета.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, включает 21 рисушов, 20 таблиц. Список литературы содержит 119 наименований, из них 3 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Зейналов, Тельман Салим оглы

выводы и прдажшия

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Обследование орошаемых площадей горных и предгорных районов Шеки-Закатальской зоны Азербайджанской ССР показало повсеместное распространение ирригационной эрозии. Ежегодный смыв на эрозионноопасных орошаемых площадях в среднем составляет 40. 100 т/га. В то же время в отдельных хозяйствах он достигает

120 т/га и более в год. Расширение орошаемых площадей за счет горных и предгорных районов со сложным рельефом, низкой эрозионной устойчивостью почв и уклонами более 0,01.О,05 и более будет способствовать возрастанию эрозионноопасных площадей, если не применять противоэрозионные

2. Изучение влияния уклонов, расходов воды, средней скорости впитывания воды в почву и формы поперечного сечения борозды на ирригационную эрозию при поверхностном орошении позволило выявить особенности ирригационной эрозии, на основе которых для орошаемых полей горных и предгорных районов Азербайджанской ССР впервые:

- дана методика, позволяющая прогнозировать ирригационную эрозию при бороздковом поливе и расчет рациональных подаваемых расходов поливной воды с учетом допустимого для конкретных условий смыва;

- получена зависимость (на основе результатов полевых исследований и их анализа, с учетом поливной нормы, длины борозды и продолжительности полива), позволяющая определить реальные значения средней скорости впитывания воды при бороздковом поливе;

- установлена для горных и предгорных районов орошаемых

- 115

Шеки-Закатальской зоны средняя скорость впитывания воды в почву (Кср) в зависимости от продолжительности полива Т ;

- составлена программа на ЭВМ EC-I020 и записана на язык "Фортран", упрощающие расчеты по. прогнозу ирригационной эрозии.

3. На основе результатов лабораторно-полевых исследований и математической обработки материалов, выявлена зависимость для живого сечения борозды (СО ), которая выражена через степенную функцию от расхода воды & и уклона местности L для почвенных условий Шеки-Закатальской зоны.

Установлено, что в почвенных условиях Шеки-Закатальской зоны характерный профиль борозды имеет параболическую форму.

4. С помощью прибора мутномера нефилометр "ЛМФ-69" разработана методика для определения мутности потока поливных бороздах в производственных условиях, позволяющая за короткий промежуток времени определять реальные значения мутности потока в борозде и тем самым экономить значительные средства и время при проведении полевых исследований.

5. В зависимости от водно-физических свойств почв исследуемой зоны установлено, что по существующей формуле значение Йдоп допускаемых (неразмывающих) донных скоростей водного потока, изменяются в пределах 2^ДОп =0,09*0,12 м/с.

6. Впервые для почвенных условий горного и предгорного района Шеки-Закатальской зоны выведена зависимость, позволяющая прогнозировать ирригационную эрозию при бороздковом поливе в зависимости от расхода воды и уклона местности.

7. При помощи выведенной зависимости составлены рекомендации по бороздковому поливу для орошаемых полей данного региона с учетом почвоохранных требований.

8. Предложена зависимость, позволяющая прогнозировать длину эродируемого участка при бороздковом поливе.

9. Проведенные сопоставления результатов расчета с экспериментальными исследованиями и данными других авторов дали удовлетворительное согласие, что позволяет считать разработанную методику приемлемой для практики.

10. Применение разработанных рекомендаций в производстве позволяет правильно организовывать бороздковый полив на орошаемых полях с повышенными уклонами, рационально использовать оросительную воду, ослаблять смыв почв и резко сокращать потери питательных веществ.

11. Предложенная методика расчета оптимального распределения средств на удобрение, орошение и защиту почв от эрозии, разработанная с применением теории исследований операций, позволяет рационально расходовать выделенные ресурсы.

12. Расчетным путем установлено, что от внедрения рекомендаций по почвоохранной технике бороздкового полива для почвенных условий Шеки-Закатальской зоны на орошаемой площади только одного колхоза им.Низами Кахского района на площади 1000 га дает экономию 33,2 тыс.руб/год, а на I затраченный рубль экономия составляет 1,66 рублей. I 2 3 4 5 6 7 8 9

10

II

12

13

14

15

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Зейналов, Тельман Салим оглы, Баку

1. Абчук В.А., Матвейчук Ф.А., Томашевский Л.Л. Справочник по исследованию операций. Воениздат, М., 1979.

2. Аверьянов С.Ф. Вопросы установления фильтрационных потерь в системе оросительных каналов. "Гидротехника и мелиорация", }Ь 9, 1950.

3. Аверьянов С.Ф. Зависимости водопроницаемости почвогрунтов от содержания в них воздуха. ДАН СССР, т.69, Je 2, 1949.

4. Аверьянов С.Ф. О динамике склонового стока. Труды Ш Всесоюзного гидрологического съезда, Т.П. Гидрометеоиздат,Л.,1959.

5. Азизов Э.М. Устройство поливных борозд-щелей в условиях тяжелых почв. "Гидротехника и мелиорация", № 3, 1968.

6. Акопов Е.С. Ирригационная эрозия почв и меры борьбы с нею. Труды АрмНИИГиМ, т.XI, Ереван, 1972.

7. Акопов Е.С. Ирригационная эрозия почв на крутых склонах и борьба с нею в условиях горных районов Армении. Тезисы докладов объедин.пленума пяти отделений ВАСХНИЛ по комплексной проблеме. "Горное земледелие СССР", Тбилиси-Бату-ми,1972.

8. Акопов Е.С. Эрозия почвы при орошении и меры борьбы с нею. Н/Т отчет АрмНИИГиМ, Ереван, 1963-1965.

9. Алиев И.Г., Абдинов М.М., Городецкий Н. Улучшение техники полива по бороздам. "Социалистическое с/х Азербайджана", Баку, }£ 4, 1955.

10. Алиев И.Г. Теория и расчет инфильтрационных поливов. Сборник "Прогрессивная техника полива с/х культур". Изд.АзЭРНЕШР, Баку, 1963.

11. Бабаев Н.Х. Ирригационная эрозия в элементах оросительной сети и приемы предупреждения ее в условиях предгорного района Зилийского Алатау. Авт.дисс.на соиск.уч.степ.к.т.н., Алма-Ата, 1956.

12. Бабаев Н.Х. Ирригационная эрозия в горных и предгорных районах. Алма-Ата, 1962.

13. Бабаев Н.Х. Ирригационная эрозия почв. Алма-Ата, Кайнар, 1970.

14. Балгобеков К.Б. Изучение техники бороздкового способа полива на светлокаштановых почвах Алма-Атинской области, подверженной ирригационной эрозии. Авт.дисс.на соиск.уч.степ.к.т.н., Алма-Ата, 1971.

15. Башров Н.Б. Усовершенствование элементов техники полива.

16. Хлопководство", № 6, Ташкент, 1971.

17. Баширов Н.Б. Рациональные элементы техники бороздкового полива хлопчатника в условиях Ширванской степи Азербайджанской ССР. Труды НИМИ, т.ХП, вып.9, Майкоп, 1971.

18. Бехбудов А.К. Экспериментальные основы проведения мелиорациизасоленных земель Кура-Араксинской низменности.Азерб. Госиздат, Баку, 1977.

19. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи жинамического программирования. М., "Наука", 1965.

20. Бертран А., Конге Г. Охрана почвы. М., Сельхозгиз, 1962.

21. Бефани Н.Ф. К вопросу о теории впитывания ливневых вод впочву. Тр.Одесского университета. Сб.геологического факультета. т.П, изд.Киевского Гос.Университета, 1954.

22. Буачидзе В.М. К вопросу ирригационной эрозии в Самгори. Тр.1. ГрузШИГиМ, вып.20, 1958.

23. Буачидзе В.М. Контурное орошение в зонах больших уклонов,вопросы гидромелиорации в Грузии. Сб.научных статей, вып.30, М., 1973.

24. Бунятян А.Б. Методика установления распределения оросительной воды по длине борозды. Тр.АрмНИИГиМ, т.Ш,Ереван, 1958.

25. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., "Советское радио",1972.

26. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. Гидрометиздат, Л.,1962.

27. Горчичко Т.К., Болдырев A.A. Причины и формы ирригационнойэрозии почв в Молдавской ССР и борьба с ней. Сб."Агрохимия и почвоведение", вып.24, Урожай, K-I973.

28. Господинов Б. Причины заболачивания и эрозия почв при орошении. Реферат. Журнал "Земляная агрохимия и мелиорация", JS II, 1970.

29. Гуссак В.Б. Применение полимеров и других химическихсредств в борьбе с эрозией. Защита почв от эрозии. Изд. "Колос", М., 1964.

30. Гуссак В.Б., Махсудов Х.М. Ирригационная эрозия на равнинах

31. Средней Азии. Изд.Узбекистан, Ташкент, 1968.

32. Гуссак В.Б. Борьба с поверхностными смывами на культурныхземлях. Закгиз, Тифлис, 1934.32