Проектирование внутрихозяйственной коллекторно – дренажной сети крестьянского хозяйство “Солнышко”

 

 

 

2 Анализ мелиоративного состояния  орошаемой территории

 

 

2.1 Определение типа и степени  засоления почв

 

К засоленным почвам относятся почвы, содержащие избыточное количество легкорастворимых солей, которые приводят к снижению урожая сельскохозяйственных культур  или к их гибели. В засоленных почвах чаще всего встречаются легкорастворимые соли-хлориды, сульфаты, карбонаты.

Засоленные земли распространены в регионах с жарким и сухим  климатом: в зоне сухих степей, полупустынь  и пустынь, где атмосферных осадков  выпадает мало, а испарение превышает  их количество.

По происхождению засоление  бывает первичным и вторичным. Засоление  почвы, которое происходит естественным путем, называется первичным, а засоление  почвы, которое происходит вследствие испарения близко расположенных  грунтовых вод или полива сильно минерализованной водой, называется вторичным  /1/.

Засоленные почвы классифицируются по типу и по степени.

По типу засоление бывает сульфатное, сульфатно-хлоридное, хлоридное, хлоридно-сульфатное. Химизм засоления определяется составом анионов и катионов. В наименование типа засоления включаются анионы, содержание которых превышает 20% от общей сумму анионов. Преобладающий  анион в названии ставят на последнее  место.

Степень засоления почв зависит  от химизма,  от типа засоления и  определяется по таблице 3 /1/. Различают  незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные и солончаковые почвы.

Засоленные земли делятся на солончаки и солончаковые, солонцы  и солонцовые. Из солончаковых почв (преобладает Ca) соли сравнительно легко вымываются, если почвы достаточно водопроницаемы. В солонцеватых почвах (преобладает Na) при промывке выделяются щелочи, которые обуславливают физиологическую токсичность и ухудшают физические свойства почвы.

 Для того, чтобы определить тип засоления на территории крестьянского хозяйства, необходимо подсчитать количественное соотношение анионов и катионов и принять подходящий тип засоления.

По аниону:

        

По катиону:

По полученным данным можно сделать  вывод, что по анионному составу  тип засоления содово-сульфатно хлоридный, а по катионному составу: магниево-кальциевый. Рассматривая совместно и зная, что преобладающий катион и анион стоит на последнем месте, получим, что тип засоления на данной территории является хлоридно-кальциевый..

Зная тип и величину плотного остатка определим степень засоления  и состояние сельскохозяйственных растений,  их урожайность /1/. Согласно таблице 3 почвы данной территории имеют  степень засоления солончак, где  выживают одиночные растения и нет урожая.

Для прогнозирования возможности  осолонцевания почв при промывках вычисляем соотношение катионов:

Если  , то осолонцевание почв при орошении и промывках исключено.

Если  то осолонцевание возможно.

Если  то осолонцевание почв неизбежно.

Угроза осолонцевания почв вызывает необходимость изменить отношение катионов так, чтобы оно было меньше единицы. Для этого с промывными водами вносят гипс, чтобы вытеснить ионы натрия из почвенно-поглощающего комплекса. /1/

Подставляя, необходимые данные, получим, что   . Значит,  осолонцевание почв при орошении и промывках исключено.

2.2 Прогноз режима грунтовых  вод, необходимость мелиоративных  мероприятий

 

При проектировании и эксплуатации коллекторно-дренажных систем в  условиях засоленных почвогрунтов необходимо прогнозирование уровня грунтовых вод для корректирования режимов орошения, расчета промывного режима, правильного назначения агротехнических мероприятий и других работ, предотвращающих процессы засоления или заболачивания.

Основным методом прогнозирования  является воднобалансовый. По водному балансу предполагаемую глубину залегания грунтовых вод на орошаемом массиве в естественных условиях, когда на расходные элементы действуют только природные факторы, определяют по методике акад. С.Ф. Аверьянова /1/

,                                (2.1)

где - коэффициент эффективности использования атмосферных осадков, для условий средней Азии  можно принять равным 0,9;

P –количество атмосферных осадков, в мм; - количество оросительной воды, приходящийся на 1 га орошаемой площади брутто, в м³/га:

,                                                                                                                       (2.2)

 где  - коэффициент земельного использования, принимаем равным 0,94; -  средневзвешенная оросительная норма, в м³/га:

,                                                                           (2.3)

где - доля сельскохозяйственных культур, входящих в севооборот; V_e – потери воды из оросительной сети на фильтрацию, в м³/га:

,                                                        (2.4)

где E_t – коэффициент полезного действия оросительной сети, принимаем равным 0,93; Е – потери воды на испарение, в м³/га:

,                                                       (2.5)

где Е₀ – объем воды на испарение при стоянии грунтовых вод у поверхности земли, который можно принять равным испарению с водной поверхности;

- глубина от поверхности земли до уровня грунтовых вод, в метрах;

- глубина грунтовых вод, при  которых практически прекращается  их испарение. Принимается равным 3-3,5 м; 

V_s – объем грунтовых вод, перетекающих из напорного водоносного пласта в безнапорный. Для учебных целей принимается равным  нулю.

 м³/га

Количество атмосферных осадков  выпавших на данную территорию берем  из таблицы 1.2 , а расчет ведем за вегетационный период, тогда:

Для того, что бы найти количество оросительной воды, приходящийся на 1 га орошаемой площади брутто, сначала  необходимо подсчитать  средневзвешенную оросительную норма по формуле (2.3). В формуле (2.3) учитываем долю сельскохозяйственных культур без учета влагозарядковых  поливов, входящих в севооборот: многолетние  травы 0,25, сахарная свекла на семена- 0,25, кукуруза на зерно 0,25, яровые зерновые 0,25. Тогда подставляя данные в формулу 2.3, получим:

Подставляя в формулу 2.2  средневзвешенную оросительную норму и коэффициент  земельного использования (K_ue= 0,92) получим:

                                                                            (2.6)

Зная средневзвешенную оросительную норму и коэффициент полезного действия оросительной сети E_t= 0,91 , по формуле 2.4  найдем потери воды из оросительной сети на фильтрацию:

(2.7) 

Объем воды на испарение при стоянии грунтовых вод у поверхности земли, можно принять равным испарению с водной поверхности,  берем из таблицы 1.3 , а расчет ведем за вегетационный период, тогда:

                (2.7)

Подставляя полученные значения в  уравнение водного баланса (2.1) и  решая его относительно h_1s, определим предполагаемую глубину залегания грунтовых вод в условиях орошения:

                                                                                (2.8)

Бытовой уровень грунтовых вод  h_b определяется из уравнения водного баланса, исключив из него оросительную норму I_nbr и потери фильтрации V_e :

                                                                                     (2.9)

Подъем  уровня грунтовых вод в условиях орошения составит:

                                                                                                                (2.10)

Подставляя, необходимые величины в формулу 2.10 найдем:

Предполагаемую глубину грунтовых  вод в условиях орошения и бытовую  глубину грунтовых вод  сравнивают с критической глубиной.

Критическая глубина – это минимальное  расстояние от поверхности земли  до уровня грунтовых вод, которая  не вызывает вторичного засоления.  Она зависит от типа почв и от их минерализации. Критическую глубину  залегания грунтовых вод можно  определить по формуле В.А. Ковды /1/:

                                                                                                    (2.11)

где t⁰ – среднегодовая температура воздуха, С⁰.

Зная, что среднегодовая  температура  воздуха равна 10,1 С⁰ (табл. 1.1) по формуле 2.11 найдем, что:

Таким образом, глубина грунтовых  вод в условиях орошения достигает 0,294 м от поверхности земли, что  значительно меньше критической  глубины h_kr=2,5 м. В этом случае при создаются неблагоприятные условия для выращивания сельскохозяйственных культур.

Поэтому необходимо проведение специальных  мелиоративных мероприятий по устойчивому рассолению почвогрунтов. Понижение уровня грунтовых вод возможно при устройстве дренажа, а рассоление осуществляется промывкой, для чего также необходим дренаж, создающий нисходящее движение воды и обеспечивающий своевременный отвод промывных вод. Мелиоративные мероприятия проводят в два этапа:  период освоения земель под орошение проводится их промывка на фоне дренажа, а в период эксплуатации массива дренажа поддерживает грунтовые воды на заданной глубине и предохраняет почвогрунты от вторичного засоления.

        

 

2.3 Расчет промывного режима  засоленных почв

 

Промывным режимом называется совокупность сроков, норм и числа промывок.  Цель промывки – уменьшение содержания солей в расчетном слое почвогрунтов до уровня, обеспечивающего нормальное развитие сельскохозяйственных растений и последующие поддержание нормального солевого режима.

 Эффективность промывки зависит  от физических свойств почвы  и степени засоления, т.е. соотношения  в почве растворимых солей  ионов Ca и Na, которые обычно содержатся в метровом слое.

Промывки подразделяются на 2 вида:

• Капитальные – проводятся раз в 5 лет. Обычно проводят в период строительства дренажных систем.
• Эксплутационные – проводятся ежегодно для поддержания не засоления почв. 

Промывки проводят в основном осенью, после уборки урожая через 7-10 дней. Если осенью не успевают заданную норму  воды внести в почву, то промывки проводят еще и ранней весной.

 

2.3.1 Определение промывной нормы

 

Промывная норма – общие количество воды в м³/га, которое необходимо подать за весь промывной период, для удаления солей из растворимого горизонта. 

В практике широкое распространение  получила формула В.Р. Волобуева  для расчета промывки в метровом  слое почвы:

,                                                                                                   (2.12)

где a - коэффициент солеотдачи, зависящий от механического состава почвы и засоления.  Принимается по таблице 6 и равен 1,02 ; S₁ – исходное содержание солей в % от веса почвы, принимаем равным 2,2 % (из исходных данных по табл.);  S₂ – содержание солей после промывки в %, допустимое содержание солей в почве. Принимаем равным 1%  /1/.

В ниже приведенных формулах, полученные значения округляют  кратно ±100м³/га. 

Подставляя, необходимые данные в  формулу 2.12 получим, что:

 

2.3.2 Определение продолжительности   промывного периода

 

Продолжительность промывного периода  определяется по формуле:

,                                                                                                         (2.13) 

где q – гидромодуль в л/с га , принимаем по рисунку 2.1;   K_f  - коэффициент форсировки, принимаем равным 1,2.

Подставляя, значения промывной нормы  в формулу 2.13 найдем, что:

Так как продолжительность промывного периода меньше вегетационного периода (124 суток), то промывку осуществляют в течении одного года. Установив продолжительность промывного периода, определяем сроки проведения промывных поливов. Наиболее благоприятными сроками проведения поливов является: месяцы осеннего периода октябрь – ноябрь  и весеннего периода февраль – март. 

Конкретные сроки и продолжительность  каждого периода устанавливаются  после определения промывных  норм отдельных поливов.