Орошение дождеванием в зоне неустойчивого увлажнения

Московский Государственный Институт Природообустройства имени Костякова А.Н.

 

Кафедра мелиорации и рекультивации земель

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

"Орошение  дождеванием в зоне неустойчивого увлажнения."

 

 

 

 

 

Выполнила: Муражова Ю.М.

Проверила: Новикова М.И.

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

 

Содержание:

Введение

1. Анализ природных условий территорий.

2. Расчет дозы химического мелиоранта. Расчет промывной нормы.

3. Расчет режима орошения с/х культур и водообмена грунтовыми водами.

4. Расчет динамики уровня грунтовых  вод и времени их подъема  до критической глубины.

5. Обоснование техники и способа  полива.

6. Организация территорий севооборотного участка.

7. Проектирование оросительной  сети в плане.

8. Определение числа дождевальных  машин и расчетных расходов  в сети.

9. Гидравлический расчет оросительной  сети.

10. Гидротехнические сооружения  водосборно-сбросная сеть, дороги, лесополосы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Мелиорация осуществляется во всех зонах РФ в соответствии с природно-климатическими условиями, характером земель и требованиями возделываемых культур.

Цель  мелиорации : повышение плодородия почв путём регулирования их водно-воздушного режима как одного из важнейших факторов жизни растений.

Глава 1. Анализ природных условий .

 Проектированный участок  орошения вблизи г. Волгограда. Климат в районе орошаемого участка резко континентальный с довольно суровой зимой и жарким засушливым летом. Самый жаркий месяц-июль. Самый холодный месяц - январь. Осадки за вегетационный период (IV-VIII)-132. Испарение за год - 1400. Испарение за период вегетации (IV-VIII) - 1104. Почва представлена обыкновенными террасовыми чернозёмами тяжёлыми и среднесуглинистыми. Они имеют сравнительно хорошую  комковатую структуру поэтому обладают хорошей водопроницаемостью, а в следствии такого механического состава и хорошей водоудерживающей способностью.

Грунтовые воды залегают на глубине 11м.

Рельеф участка представляет собой склон с отметками горизонталей от 67 до 79.

Уклон по плану imin =(76-75)/320=0,003  imax =(71-70)/60=0,017

Для определения мелиоративной зоны определяет коэффициент увлажнения kувл=Ос/Uc=274/1400=0,196

Так как kувл=0,196<0,8 данный район относится к зоне недостаточного увлажнения.

Проанализировав природные условия данного объекта можно сделать следующие выводы:

1. В виду неравномерного распределения осадков за вегетационный период и периодической засушливости климата для получения гарантированных урожаев с/х культур необходимо орошение.

2. При часто повторяющихся засухах способ полива должен быть мобильным и высоко производительным, этим требованиям в большой степени отвечает дождевание.

3. На участках со сложным рельефом и значительными уклонами наиболее целесообразны является применение дождевания.

4. Овощи и кормовые культуры, входящие в состав севооборота, требуют частого полива малыми нормами. Такой режим орошения легче обеспечить дождеванием.

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Расчет дозы химического мелиоранта. Расчет промывной нормы.

2.1. Расчет дозы химического мелиоранта.

Почвой данного района являются слабосолонцеватыми. К солонцам относятся почвы, содержащие в гумусовом горизонте ионно-обменный натрий, который обуславливает развитие в почвах следующие негативные свойства: 1. Щелочная реакция; 2. Связность; 3. Набухание или увлажнение; 4. Высокая дисперсность минеральной части; 5. Сильное уплотнение и твердость при иссушении.

Согласно приложению 3 ,почвы содержат в составе ППК натрий. Основной задачей борьбы с солонцами и с солонцеватой почвой является удаление из ППК, поглощенного натрия. В результате чего улучшаются водно-физические  и химические свойства почв и как следствие условия для произрастания растений.

В качестве химического мелиоранта используют гипс(CaSO4).Он измельчается и в виде порошка вносится в почву, а затем запахивается на глубину не менее 50-60 см. В почве происходит следующие реакции: [ППК]  + CaSO4 [ППК]  + NaSO4   Определим содержание натрия в ППК.      CNa=(Na/E)*100%, где Na - содержание поглощенного натрия в ППК, Е - емкость поглощения.      Горизонт А СNa=(2,53/23)*100%=11%     Горизонт В CNa=(0,9/18)*100%=5%                            Полученные значения сравниваем с допустимым содержанием натрия в почве. CNaдоп=7%                В горизонте А превышено допустимое значение содержания натрия, следовательно этот горизонт нуждается в химической мелиорации.                                                                                                                       Определим количество гипса для рассолонцевания горизонта А.    G=0,086(Na-Cдоп)*h*ρ (т/га),    где h - мощность горизонта, см; ρ - плотность, г/см3; Сдоп=α*Е, где α=0,07.                        Сдоп=0,07*23=1,61                                                                                                                                       G=0,086*(2,53-1,61)*50*1,2=4,7 т/га.

2.2. Расчет промывной нормы.

Промывка является сложным физико-химическим процессом при котором происходит вынос растворимых солей за пределы активного слоя почвы. Промывку проводят путем подачи воды в таком объеме, который позволяет переместить растворимые соли на глубину от 0,6 до 1,5 м. Промывки бывают эксплуатационными и капитальными.

Эксплуатационные промывки - периодические мелиоративные мероприятия, проводимые по мере накопление солей в активном слое почвы.

 Капитальные промывки - единовременные мероприятия по рассолению почвы на расчетную глубину.

В курсовом проекте принимаем капитальную промывку. Норму капитальной промывки определяем по формуле Аверьянова С.Ф. и Голованова А.И.

Nнт =ma(2A*((λ*ma*h)^(1/2))+h)(м), где h - слой промываемого грунта(сумма слоев А и В) h=А+В=0,5+0,5=1м; λ - коэффициент гидродинамической дисперсии, λ=0,4; А - коэффициент, учитывающий степень опреснения, А=0,1; ma - активная пористость в долях от единицы, ma=m-ММВ, где m-пористость; ММВ - максимальная молекулярная влагоемкость.    ma(A)=0,52-0,22=0,3                ma(B)=0,46-0,18=0,28                                                                            

 Определим среднее значение активной пористости ma                                                                                                           ma=(ma(A)*hA+ma(B)*hB)/(hA+hB)=(0,3*0,5+0,28*0,5)/(0,5+0,5)=0,29                                                                            Nнт=0,29(2*0,1*((0,4*0,29*1)^(1/2))+1)=0,31 м                                                                                                       Промывки проводят в холодный период года (октябрь, ноябрь, март).

Промывная норма брута составляет   Nбр=Nнт+Uc(м), где Uc=117мм=0,117м.         Nбр=0,31+0,117=0,427м                                                  

Nбр=0,427м*104=4270 м3/га

Глава 3. Расчёт водообмена.

Расчёт режима орошения с/х  культур и водообмена с грунтовыми водами.

Для обеспечения высокой урожайности поливы необходимо проводить с учётом биологических особенностей с/х культур и почвенно-климатических условий. Добиться этого можно путём строго соблюдения требуемого режима орошения.

Режим орошения с/х культур- совокупность числа ,сроков и норм полива. Режим орошения должен соответствовать потребностям растений в воде в каждую фазу развития, обеспечивать регулирование питательного, теплового и воздушного режимов почвы. Кроме того он должен повышать плодородие орошаемых земель, не допускать эрозии, заболачивания и засоления почв, а так же способствовать улучшению организации, повышению производительности труда и более эффективному использованию оросительной воды.

На орошаемом восьмипольном зерно-кормовом  севообороте

1. Яровая пшеница- 37,5%-3 поля
2. Картофель- 12,5%-1 поле
3. Кукуруза-25%- 2 поля
4. Люцерна-25%-2 поля

В курсовом проекте расчёт режима орошения проводим для года 75% обеспеченности по дефициту  водного баланса.

Расчётным годом является 1968г. (по данным метеостанции г. Волгоград)

Расчётной культурой является яровая пшеница

Составим таблицу режима орошения с/х культур на основе приложения 7.

 

 

 

 

 

Название с/х культуры	Число полей (д.ед. , α)	№ полива	Средний день полива	Поливная норма,m	Оросительная норма за период вегетации Мвег  и суммарная поливная норма Мсум  , м3/га
1	2	3	4	5	6
Яровая пшеница	3(0,375)	0 1 2 3	22/IV 27/V 14/VI 6/VII	600 600 500 500
Картофель	1(0,125)	1 2 3 4 5	7/VI 28/VI 1/VII 17/VII 5/VIII	500 500 400 400 400	Мсум=2200
Кукуруза	2(0,25)	0 1 2 3 4 5	22/IV 10/VI 28/VI 2/VII 28/VII 9/VIII	500 500 500 500 400 400
Люцерна	2(0,25)	0 1 2 3 4 5 6	10/X 18/IV 7/VI 21/VI 9/VII 27/VII 10/VIII	1200 600 500 500 500 500 500

 

Мвег=m1+m2+…+mn

Mсум=m0+m1+m2+…+mn= Mвег+m0

Поливная норма (m(м3/га)) -это количество воды, подаваемое на 1 га за 1 полив

Оросительная норма(М(м3/га)-это количество воды, подаваемое на 1 га за весь вегетационный период(за все поливы).

m0 - поливная норма влагозарядкового (вневегетационного) периода

m1,m2,mn  -  поливные нормы вегетационного периода

Посчитаем средневзвешенное значение оросительной нормы за вегетационный период

.= *α1 + * α2 +…+ * αn ,м3/га

 = 600+275+575+775=2225 м3/га

= *α1 + *α2 +…+ *αn ,м3/га

= 600+275+700+1075=2825 м3/га

Глава 4. Расчёт динамики УГВ и времени их подъёма до критической глубины.

На участке орошения первоначальная глубина грунтовых вод составляет 11 м

В результате орошения изменяется баланс грунтовых вод, что может привести к поднятию грунтовых вод. Критической глубиной залегания грунтовых вод в районах Поволжья считается   hкр. = 2-2,5 м

Для определения необходимости строительства дренажа на орошаемом  участке нужен прогноз подъёма грунтовых вод.

Схема элементов водного баланса орошаемых земель.

Ос-осадки, мм , α-коэффициент использования осадков

Ор - оросительные нормы, мм

Ф-фильтрация оросительной воды , мм

П, О, - приток  и отток поверхностных вод

П  , О – приток и отток ГВ

hУГВ – глубина ГВ

hгв – мощность водоносного пласта

± g –водообмен между  грунтовыми и почвенными водами

±  р - водообмен между ГВ и подземными водами. В данной работе р=0 ,т.к имеется водоупор

Изменение баланса ГВ в пределах орошаемого массива за год определяется уравнением

∆WГВгод = П-О ± g ±р +Ф

П-О по данным гидрогеологических изысканий и расчета для района Поволжья принимаем равным 600м3/га

Водообмен между почвенными и ГВ определяется по зависимости

g= (1,5÷1,8) gвегс/о (м3/га)

где gвегс/о = gр.к.* = -260*(225/1600)= -361,56

gр.к.=-26 мм (*10) =-260 м3

р- водообмен между ГВ =0

Ф-фильтрация оросительной воды в почву .рассчитываем по формуле

Ф= Ор(- 1) м3/га ,

Где Ор- оросительная средневзвешенная норма

Ор =КЗИ *

КЗИ- коэффициент земельного пользования КЗИ =0,98

*- КПД закрытой оросительной сети      *=0,97

Ор=0,98*2875= 2817,5

Ф= 2817,5(-1)=87,12

Отсюда изменение баланса ГВ в пределах орошаемого массива за год:

∆=600-578,4+0+87,12= 108,72 м3/га

По полученному значению

∆ можно сделать следующий вывод:

т.к. ∆ >0,то на орошаемом участке будет иметь место подъем УГВ,интенсивность которого(т.е. величина ежегодного подъема) определяется по формуле

∆h=   ,где µ- коэф. Недостатка насыщения ГВ зоны аэрации =0,15

∆h =108,72/(104 *0,15) =0,07

Определим время подъема ГВ до критической глубины

Принимаем критическую глубину равной hкр= 2 м

тогда время подъема    Тпод =          hнач=11 м    Тпод =(11-2)/0,07 =128,6

сравниваем полученное значение  Тпод с критическим значением времени подъема УГВ

  Ткр = 10 лет      Тпод >  Ткр т.к. 128,6 > 10, делаем вывод , что строительство дренажа при проектировании оросительной системы не предусмотрено

Глава 5. Обоснование способа и техники полива

Полив дождеванием заключается в подаче воды на поверхность почвы и растений в виде капель искусственного дождя, создаваемого специальными дождевальными устройствами

Проверка пригодности ДМ проводится по следующим признакам:

1. по рельефу iместности=0,025 >0,02 (iдоп ДМ «Волжанка» и «Ока» , => они не пригодны для орошения на данном участке)

2. по климатическим условиям : по скорости ветра

Допустимая скорость ветра 7-8 м/с ;  скорость ветра на участке 6 м/с

3. по с/х культурам

Т.к. на с/о есть высокостебельные культуры(яровая пшеница) ,то ДМ «Ока» и «Волжанка» не пригодны

4. по водопроницаемости почв

Скорость впитывания воды в почву должна быть больше интенсивности дождя  >P

= *β    м/ч ,

где К1 –скорость впитывания в конце 1-ого часа  К1=0,042

t-продолжительность полива в часах

α-эмпирический коэф. ,характеризующий изменение скорости впитывания воды в почву и зависящий от механического состава почвы . Для данной почвы α=0,5