В зависимости от сельскохозяйственных требований, предъявляемых к орошению, от характера источника орошения и положения орошаемой площади по отношению к нему, от климатических и почвенных условий различают следующие виды оросительных и обводнительных мелиораций.

Й. Регулярно действующее орошение: а) самотечное и б) с механическим подъемом воды из рек, водохранилищ или за счет грунтовых вод; это орошение часто называется "правильным".

ЙЙ. Однократно действующее орошение: а) паводковое и б) лиманное - путем задержания полых вод весеннего стока.

ЙЙЙ. Обводнение местности посредством устройства водохранилищ или каналов, вода которых используется для хозяйственных нужд, сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших участков.

Увлажнение почвы и снабжение растений доставляемой на орошаемую площадь водой может производиться следующими способами:

орошение мелиорация дождевание кормосмесь

1. Распределением воды по поверхности почвы (преобладающий способ);

2. Распылением воды в форме дождя, увлажняющего не только почву, но и растения и приземный слой воздуха (при помощи особых агрегатов дождевания);

3. Введение воды в почву снизу по трубам - подпочвенное орошение.

4. Капельный способ полива.

Существуют и специальные виды орошения: а) удобрительное и окислительное орошение речными водами, применяемое обычно в целях окисления и заиления заболоченных почв; б) удобрительное орошение сточными канализационными водами сельскохозяйственных земель вблизи городов и крупных поселений; в) отеплительное орошение с целью согревания почвы путем полива её водой, более теплой, чем сама почва.

1.2 Способы орошения и техника полива

При поливе па бороздам вода из временного оросителя поступает в выводную борозду (см. приложение рис.1). Здесь она с помощью распределительных или вспомогательных борозд делится на меньшие токи, а затем уже поступает в поливные борозды.

Поливные борозды представляют собой мелкие канавки, расположенные на орошаемом поле параллельно друг к другу с одинаковым расстоянием между ними. Различают два способа полива по бороздам: по проточным или сквозным бороздам и по тупым затопляемым. При поливе по проточным бороздам воду в каждую борозду подают небольшими струйками. Основная масса ее впитывается в дно и стенки борозд и увлажняет корнеобитаемый слой почвы в процессе движения по бороздам.

При поливе по тупым затопляемым бороздам в каждую борозду дают более крупную струю воды с расчетом быстрого заполнения борозды. Основная масса воды впитывается после заполнения борозд.

Этот способ полива применяют преимущественно на участках с очень малыми уклонами в направлении борозд.

По глубине различают три типа борозд: мелкие - глубиной 8-10, шириной поверху 25-30 см; средне глубокие - глубиной 12-15, шириной 30-35 см и глубокие - глубиной 18-20, шириной 35-40 см.

Все три типа поливных борозд в зависимости от конкретных условий орошаемого поля и поливных культур широко применяют при орошении. Например, при поливе сахарной свеклы или другой пропашной культуры в ранние стадии ее развития нарезают в междурядьях мелкие борозды из-за опасности засыпать и повредить растения. При последующих поливах, когда растения достаточна окрепли и корневая система их углубилась, целесообразна нарезать более глубокие поливные борозды.

Уклоны борозд должны быть такими, чтобы при создавшейся во время полива скорости течения воды не размывалась дна самих борозд.

Более благоприятные условия для полива по проточным бороздам создаются при расположении их на местности с уклоном от 0,002 до 0,01. Глубокие затопляемые борозды применяют на малых уклонах - до 0,002. Расстояние между бороздами определяется, прежде всего, водопроницаемостью почвы. На легких по механическому составу и структурных, более водопроницаемых почвах боковое впитывание воды слабее, чем на тяжелых.

Длина борозд всех типов находится в обратной зависимости от водопроницаемости почвы: чем больше водопроницаемость почвы, тем меньше должна быть длина борозд. Такая же зависимость для глубоких затопляемых борозд в отношении уклонов: чем больше уклон, тем короче должны быть борозды.

Таблица 1 - Примерная длина поливных борозд (м) в зависимости от величины уклона и водопроницаемости почвы.

Поверхность орошаемого поля также сильно влияет на длину поливных борозд. Чем она ровнее, тем длиннее можно нарезать борозды.

Для глубоких затопляемых, борозд, располагаемых на участках с уклонами, не превышающими 0,002, примерная длина борозд при поливной норме 600-800 м³ на 1 га назначается на почвах с повышенной водопроницаемостью 50-60, на почвах средней и слабой водопроницаемости - 80-100 м.

Величина струи, подаваемой при поливе в каждую борозду, - бороздная струя - определяется водопроницаемостью почвы, уклоном местности в направлении борозд и их длиной. На легких па механическому составу, хорошо водопроницаемых почвах бороздные струи дают крупнее. Пропуск малого расхода по борозде в этих условиях потребует длительного полива; при этом в верхних частях борозд почва будет переувлажненная, а в нижних - недоувлажненная. Давать большие бороздные струи на слабопроницаемых почвах также нерациональна, потому что значительная часть Вада при прохождении по бороздам не успевает впитываться в почву и уходит в сброс.

Поэтому чем больше уклон, короче борозда и менее водопроницаема почва, тем меньше должна быть бороздная струя.

При той же поливной норме, но при меньших уклонах, более водопроницаемых почвах и более длинных бороздах струя в борозду дается большая (таблица 1.2.).

Таблица 2 - Примерные размеры бороздных струй (л/сек) в зависимости от водопроницаемости почвы и величины уклона.

При существующей технике поделки борозд предельный допустимый расход воды, даваемый в борозду на малых и средних уклонах (до 0,01), ограничивается пропускной способностью этих борозд, а на больших уклонах - условиями их размываемости. Как показывает опыт, скорость движения воды па борозде не должна превышать 0,1 м в секунду. При больших скоростях борозды будут размываться.

Главная задача при поливе па бороздам - равномерна распределить поливную струю между бороздами, пропустить воду да конца поливных борозд, обеспечив требуемое увлажнение почвы, и своевременно прекратить полив, переключив воду на другую группу борозд.

Способ полива по полосам.

Дождевание наиболее совершенный и перспективный способ полива. Оно имеет следующие преимущества перед поверхностным орошением:

полная механизация работ;

поливная норма регулируется более точно и в широких пределах (от 30 - 50 до 300 - 800 и более м^3/га), что позволяет создавать водно-воздушный режим почвы; близкий к оптимальному, и регулировать глубину промачивания почвы;

можно поливать участки с большими уклонами и со сложным микрорельефом, требуется менее тщательная планировка полей. Забор воды возможен из каналов, идущих в выемке, а также из закрытой сети;

исключаются работы по поделке поливных борозд, валиков, выводных борозд, улучшаются условия механизации посева, посадки, обработки и уборки сельскохозяйственных культур;

улучшается микроклимат и развитие корневой системы, активизируются процессы ассимиляции, повышается плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур. Запланированный урожай можно получить при меньших (на 15 - 30 %) затратах воды, чем при поверхностном орошении;

можно одновременно с орошением вносить удобрения в почву.

Дождевание наиболее широко применяют на безуклонных и малоуклонных участках с почвами средней и высокой проницаемости для полива овощных, технических, зерновых культур, садов, питомников, лугов и культурных пастбищ, а также в зонах избыточного и недостаточного увлажнения, где орошение только дополняет естественные осадки в засушливые периоды.

Полив дождеванием заключается в разбрызгивании воды над поверхностью земли и образовании искусственного дождя. При этом увлажняются почва, надземные части растений и приземный слой воздуха. Для образования дождя используют дождевальные устройства - насадки и аппараты. Дождевальные насадки это короткоструйные устройства, охватывающие дождем всю площадь одновременного полива. По конструкции они бывают дефлекторными, спиральными, щелевыми и др., кругового и секторного полива. Для работы насадок требуются напоры воды Н=10…20 м, расходы Q=20…10 л/с. Радиусы полива = 5…15. Короткоструйные дождевальные насадки применяют на дождевальных машинах, работающих в движении, или устанавливают на трубопроводах оросительной сети для полива газонов, клумб и т.д.

Несомненным преимуществом дождевания является полная автоматизация полива; орошение строго нормированными и при необходимости малыми количествами воды; возможность частой подачи воды на орошаемый участок; полив растений по суточному дефициту влажности почвы, а так же применение освежительных и удобрительных поливов.

Дождевание подразделяют:

дождевание ротатором - полив средними поливными нормами и средней интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов.

статическое дождевание - полив большими нормами и большой интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов малых и средних площадей.

микродождевание - это мелкодисперсный полив. Его успешно применяют для полива цветников и оранжерей. Этот вид дождевания создает наиболее щадящий (мягкий) режим полива. Мелкодисперсное дождевание следует рассматривать как вспомогательное средство борьбы с вредным воздействием суховеев на культурные растения, хотя в маловодных засушливых районах его можно применять как самостоятельный вид орошения, обеспечивающий заметное повышение урожайности сельскохозяйственных.

роторное дождевание - полив небольшими поливными нормами и средней интенсивностью дождя. Применяется для полива цветников и газонов средних и больших площадей.

импульсное дождевание - полив малыми поливными нормами и с небольшой интенсивностью дождя. Поливы с небольшой интенсивностью усиливают испарение с поверхности растения и формируют благоприятный микроклимат.

Дождевальные аппараты являются струйными устройствами работающими в движении по кругу или сектору. Они образуют струю воды, которая движется по кругу, постепенно поливая площадь круга или сектора. Дождевальные аппараты устанавливают как непосредственно на трубопроводах оросительной сети. Так и на дождевальных машинах.

Качество дождя, создаваемого дождевальными устройствами, оценивают крупностью капель и интенсивностью дождя. Капли дождя должны быть не крупнее 2мм, иначе они повреждают растения и разрушают структуру почвы.

Интенсивность дождя не должна превышать скорость впитывания воды в почву в течение всего полива, иначе образуются лужи, поверхностный сток и создается опасность эрозии почв. Так, максимально допустимая интенсивность дождя составляет на слабопроницаемых глинистых почвах 0,1…0,2 ?? среднепроницаемых суглинистых - 0,2…0,3, на почвах хорошей проницаемости - 0,5…1.

При поливе дождеванием интенсивность дождя не должна превышать скорости впитывания воды в почву, чтобы не повреждались цветы, завязи и листья растений. При поливе на тяжелых почвах она должна быть не более 0,06 - 0,15 мм / мин, на средних почвах 0,10 - 0,25 мм / мин, на легких 0,15 - 0,45 мм / мин. Диаметр капли дождя не должен быть больше 1 - 2 мм.

В систему дождевания входят насосно-силовое оборудование, водоподводящие распределительные и поливные трубы, дождевальные аппараты и машины. Системы дождевания по принципу работы делятся на стационарные, полустационарные и передвижные.

В стационарных системах все элементы, кроме дождевальных аппаратов, занимают постоянное положение.

В полустационарных системах одни элементы системы неподвижны (например, насосная станция и магистральный трубопровод), а другие подвижны (например, распределительные и дождевальные трубопроводы, поливные машины и установки).

В передвижных системах все элементы в процессе полива перемещаются. Например, подвижная насосная станция, закончив подачу воды на одной позиции, перевозится вместе с трубопроводами на другую, где подает воду в переносимые или перевозимые дождевальные установки и машины.

При дождевании воду с помощью специальных дождевальных аппаратов разбрызгивают по полю, для работы дождевальных аппаратов на них с помощью насосных станций создают определенный напор. Напор - это удельная энергия жидкости, т.е. энергия, отнесенная к единице силы тяжести. Напор измеряется в метрах. Полный напор складывается из пьезометрического (манометрического) и скоростного напоров. Пьезометрический напор соответствует потенциальной удельной энергии и может быть выражен высотой столба жидкости в пьезометре (пьезометр - вертикальная измерительная трубка, подсоединяемая к отверстию в стенке трубы с жидкостью). Скоростной напор соответствует удельной кинетической энергии, которая приближенно определяется по формуле e_кин. =V²/ (2*g) где V - средняя скорость течения жидкости, равная отношению расхода к живому сечению (V = Q/ щ).

В дождевальных аппаратах полный напор, созданный насосом, переходит в скоростной напор, благодаря чему струи воды приобретают определенную скорость и в воздухе дробятся на капли. Поэтому дождевание обязательно предполагает участие в поливе насоса, т.е. характеризуется повышенным потреблением энергии. Поскольку вода распределяется по полю воздушным путем, при дождевании не требуется капитальная планировка земель, хотя в ряде случаев необходимо выравнивание трасс под опорные механизмы дождевальных машин. Дождевые капли, падая с определенной высоты, приобретают некоторую кинетическую энергию, которая тем выше, чем больше высота падения и в особенности, чем крупнее капли. В момент удара о почву капли разбивают почвенные агрегаты, разбрызгивают и уплотняют почву. В результате быстро появляется поверхностный сток воды, начинается ирригационная эрозия почвы. Этим и объясняются относительно небольшие поливные нормы, которые можно дать при дождевании до начала стока и эрозии почвы. С другой стороны, дождевание позволяет точно дозировать любую, в том числе очень малую, поливную норму, что имеет значение для освежительных, предпосевных и других поливов. Для внесения с поливной водой удобрений к напорной линии трубопроводов подсоединяют специальные смесители - гидроподкормщики. Благодаря большой теплоемкости воды дождевание применяют также против заморозков.

Дождевальные машины оборудуют короткоструйными насадками, среднеструйными или дальнеструйными аппаратами. Короткоструйные насадки с неподвижным стволом формируют факел дождя с радиусом 5-10 м, нормально работают при напоре 10-20 м. Среднеструйные аппараты - сопловые, вращающиеся вокруг вертикальной оси. Расход воды их равен 1 - 10 л/с, радиус их действия составляет 20-30 м, рабочий напор - 20 - 40 м. Дальнеструйные аппараты аналогичны среднеструйным, но отличаются большими размерами, расходами воды, рабочими напорами (свыше 40 м), радиусами действия (более 40м). По принципу действия дождевальные машины подразделяются на работающие позиционно и в движении, фронтально или по кругу.

Широко распространен в нашей стране двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Он представляет собой металлическую пространственную ферму с короткоструйиыми насадками, навешенную на трактор. Ширина зоны дождя, образуемого агрегатом, равна 120 м, а длина - около 18 м. Расход волы Q=120-140 л/с. Главная особенность ДДД-100МА - очень высокая интенсивность дождя, т.е. большой слой осадков, выпадающих в единицу времени (порядка 3 мм/мин). Вследствие этого при поливе на позиции эрозионно-допустимая поливная норма составляет в средних условиях всего около 150 м³/га, а затем образуется сильный поверхностный сток, приводящий к значительному смыву почвы. Для улучшения впитывания воды в почву и снижения ирригационной эрозии почвы агрегат работает в движении со скоростью примерно от 200 до 1000 м/ч. При движении агрегата такое большое количество воды можно забрать только из открытого оросителя, трубопроводы для этой цели непригодны.

Оросители длиной до 800 м нарезают канавокопателем плужного типа через каждые 120 м параллельно друг другу с уклоном не более 0,003. Вдоль оросителя прокладывают грейдерную дорогу. Оросители и дороги для агрегата занимают 4-5% полезной площади, что является недостатком ДДА-100МА. Кроме того, оросители с дорогой сильно затрудняют механизированную обработку почвы, поэтому иногда их делают временными. Часть воды в оросителях теряется на фильтрацию.

Несмотря на это, агрегат используется во всех зонах страны, хотя, но своим качествам (особенно благодаря малой эрозионно-допустнмой поливной норме) он наиболее применим во влажных зонах страны для полива овощных культур и трав. Для машины подходят достаточно ровные участки с уклоном не более 0,005 без препятствий для ферм. Обслуживают ее тракторист-поливальщик и рабочий. При поливе ороситель переносными перемычками разбивают па рабочие участки {так называемые бьефы), н полив ведут поочередно в каждом бьефе, начиная от головы оросителя.

Дождеватель дальнеструйный навесной ДДН-100 агрегатируется с трактором ДТ-75М (расход воды С = 85 л/с) или с трактором Т-150К (Q=115 л/с) и обслуживается одним трактористом-поливальщиком. Дальность полета дождевальной струи 70-80 м (в тихую погоду), однако даже незначительный ветер сильно ухудшает равномерность распределения дождя по полю. Высота падения дождевых капель составляет около 20 м, поэтому их кинетическая энергия очень высокая, особенно на конце струи, где они самые крупные (до 4-5 мм). Для этого дождевателя характерно сильное эрозионное воздействие на открытую (не защищенную растительным покровом) почву, поэтому наиболее целесообразно его применять при поливах сенокосов и пастбищ, где почва закрыта травой. На практике, однако, ДДН-100 используют и для полива других культур, в том числе и многолетних, не считаясь с разрушением почвы.

ДДН-100 работает позиционно (дождевальный аппарат делает один оборот за 4,3 мин), поэтому водозабор может осуществляться как из открытых временных оросителей, так и из трубопроводов. Оросители длиной до 800 м трассируют с уклоном от 0,001 до 0,005. Трубопроводы могут быть закрытые (стационарная оросительная сеть) или открытые. В последнем случае в качестве оросительных применяют быстроразборные звенья труб, изготовляемые из тонколистовой стали или алюминиевого сплава, а также, гибкие трубопроводы из мелиоративной ткани. В тихую погоду ДДН-100 поливает по кругу, а в ветреную - по сектору, потому что дождевая струя против ветра не летит.

К достоинствам дождевателя относятся его высокая маневренность, способность работать на участках практически с любым рельефом (при водозаборе из трубопроводов). Схема оросительной сети аналогична схеме ДДА-100МА с той лишь разницей, что расстояния между временными оросителями или оросительными трубопроводами составляют 90-100 м.

Дождеватель колесный широкозахватный ДКШ-64 ("Волжанка") представляет собой самоходный колесный трубопровод со среднеструйными дождевальными аппаратами. Поскольку трубопровод "Волжанки" располагается на высоте 0,9 м над поверхностью почвы, эта машина не может поливать высокостебельные культуры на поздних стадиях роста. Рельеф участка должен быть ровным с уклонами не более 0,02. Полив проводится позиционно с забором воды из закрытого оросительного трубопровода, на котором гидранты расположены через 18 м. Длина зоны дождя, создаваемой одним крылом "Волжанки", равна 400 м. В комплект "Волжанки" входят два дождевальных крыла, общий расход которых составляет 64 л/с. Низкая интенсивность дождя, небольшой расход каждого из среднеструйных дождевальных насадок (1 л/с), высокий напор (40 м), способствующий хорошему дроблению струи на капли, и достаточно быстрое вращение аппаратов (1-2 об/мин) - все это обеспечивает образование дождя высокого качества и соответственно относительно большие эрозионно-допустимые поливные нормы (500-600 м³/га и более). Поэтому "Волжанку" наиболее целесообразно применять в степной зоне для полива зерновых культур. Ее можно использовать и в других природно-климатических зонах для полива различных культур, а также для орошения сенокосов и пастбищ.

Каждое из двух крыльев "Волжанки" передвигается независимо друг от друга с помощью бензомотора, установленного посередине крыла. Перемещение крыльев должно быть строго параллельным оросительному трубопроводу, поэтому дождевальный трубопровод должен располагаться перпендикулярно оросительному. Один рабочий может обслужить две машины. Поля под "Волжанку" разбивают на прямоугольники с одной стороной, равной 400 или 800 м.

Многоопорная автоматизированная дождевальная машина "Фрегат" может применяться для полива всех сельскохозяйственных культур, в том числе высоко-стебельных, а также сенокосов и пастбищ. Его дождевальный трубопровод со среднеструйными аппаратами располагается на А-образных самоходных опорных тележках на высоте 2,2 м над землей. Колеса опор приводятся в движение специальным механизмом за счет напора поливной воды, находящейся в дождевальном трубопроводе. При поливе машина автоматически движется вокруг неподвижной опоры, на которой расположен гидрант. Следовательно, поливаемая "Фрегатом" площадь по форме представляет собой круг с радиусом, равным конструктивной длине машины, а поливной участок - квадрат. Очевидно, что углы поля (около 15% площади) не орошаются. В этом состоит один из существенных недостатков машины. Другой заключается в том, что для обеспечения равномерной нормы полива по площади круга интенсивность дождя должна почти линейно возрастать от опоры к концу дождевального трубопровода (от 0,1 мм/мин у опоры до 0,5-0,8 мм/мин на конце). Это обусловливает различия в условиях впитывания дождя в почву по длине дождевального крыла: в момент появления луж и стока на его конце почва в середине крыла и особенно в его начале могла бы принять еще значительную порцию воды без ирригационной эрозии. Достоинством машины является автоматизация полива: машина может работать круглосуточно, однако она требует более квалифицированных поливальщиков, способных ремонтировать сложное оборудование "Фрегата". Машина "Фрегат" серийно выпускается в 48 модификациях, различающихся расходом воды (от 20 до 90 л/с) и длиной дождевального трубопровода (от 199 до 572 м).

Дождеватель фронтальный ДФ-120 "Днепр" представляет собой электрифицированную многоопорную дождевальную машину, подобную "Фрегату". Принципиальное отличие состоит в том, что "Днепр" работает позиционно и передвигается фронтально вдоль оросительного трубопровода наподобие "Волжанки". Длина захвата "Днепра" равна 460 м, расход воды машиной составляет 120 л/с. Среднеструйные дождевальные аппараты располагают на открылках, перпендикулярных дождевальному трубопроводу, по сетке 27 * 27 м.

Переезд "Днепра" на следующую позицию происходит с помощью электромоторов, установленных на каждой из 17 опор машины. Питание их осуществляется от передвижной электростанции, которая монтируется на тракторе. Основное достоинство "Днепра" заключается в отсутствии неполиваемых углов поля. Машину обслуживают двое рабочих (они могут обслужить до 4 "Днепров").

Требуемое количество дождевальных машин n определяют путем сравнения площади, выделенной под орошение ?^нт (га), и сезонной производительности дождевальной машины ?_{сез. (}га). Окончательно принимают площадь орошаемого севооборота или пастбища ?^нт кратной сезонной производительности дождевальной машины, т.е. ?^нт =n ?_сез.

Сезонную производительность дождевальном машины можно определить по формуле ?_сез. =Q₁/q га, где Q₁ - расход воды дождевальной машиной, л/с; q - оросительный гидромодуль, л/с-га, вычисленный с учетом коэффициента использования сменного и сезонного времени, продолжительности работы в сутки, потерь воды на испарение во время полива.

Для работы выбирают такую модификацию машины "Фрегат", чтобы ее сезонная производительность равнялась площади полива с одной позиции (при работе на одной позиции) или была бы кратна ей (при работе па двух или более позициях).

Глава 2. Природно-климатические условия Мухоршибирского района

2.1 Общая характеристика района