График водоподачи на севооборот

Водопотребление оросительной системы

При орошении севооборотного участка решается ряд задач: организационно-хозяйственных, агротехнических и агромелиоративных. К числу агромелиоративных следует прежде всего отнести режим орошения сельскохозяйственных культур, входящих в севооборот. Сроки поливов этих культур сочетаются друг с другом самым различным образом. Необходимо добиться, чтобы хозяйственная и внутрихозяйственная оросительная сеть обеспечили подачу воды на орошаемый севооборотный участок в требуемом объеме в определенные периоды. Решить эту задачу математическим путем очень сложно, поэтому ее решают графо-аналитическим методом. С этой целью строится график водоподачи на севооборотный участок.

График наглядно показывает динамику подачи оросительной воды на севооборотный участок.

Расход воды нетто на каждую сельхозкультуру , л/с, орошаемого севооборотного участка для обеспечения расчетного режима орошения определяют по формуле:

(1)

где - поливная норма сельхозкультуры, мм или м³/га;

- площадь (нетто) севооборотного участка, га;

- доля севооборотной площади, занятой сельхозкультурой;

- продолжительность полива в течение суток, ч;

- агротехническая продолжительность полива сельхозкультуры, сут.

Произведение , стоящее в числителе формулы, будет представлять собой количество воды, предназначенный для полива культуры севооборота в течение периода суток.

Агротехническая продолжительность полива культуры , сут, зависит от способа полива. При поверхностном поливе ее определяют по формуле:

(2)

где - площадь (нетто) сельхозкультуры в севообороте, га;

=10-30 - суточная площадь полива культуры, га.

При поливе дождеванием , сут, для всех дождевальных устройств кроме «Фрегата» и «Кубани-ЛК-1» определяется по формуле:

, (3)

где - продолжительность полива культуры севооборота при дождевании, сут;

- поливная норма, смм или м³/га;

- площадь нетто культуры в севообороте, га;

- расход оросительной воды дождевальным устройством, л/с;

- коэффициент суточного использования рабочего времени дождевального устройства;

- коэффициент, учитывающий потери воды на испарение при дождевании.

Если площадь поля, занятого культурой, больше сезонной нагрузки дождевального устройства, то на одном поле устанавливают их два или три. Тогда в формулу расчета продолжительности полива подставляют суммарный расход этих дождевальных устройств.

Для «Фрегата» и «Кубани-ЛК-1» продолжительность полива культуры , сут, определяется по формуле:

(4)

где - минимальное время полного оборота дождевального устройства при минимальной поливной норме, ч;

- минимальная поливная норма за один оборот дождевального устройства, мм или м³/га.

Расчетная продолжительность полива культуры севооборота округляется до целого числа в большую сторону.

При дождевании расход оросительной воды для полива каждой культуры севооборота принимают равным расходу дождевального устройства, используемого на этом участке.

Зная режим орошения сельскохозяйственных культур севооборота (расход воды, продолжительность и сроки поливов) приступают к установлению режима орошения севооборотной площади. Это достигается путем суммирования режимов орошения полей культур севооборота. Суммирование выполняется графически. С этой целью в масштабе в прямоугольной системе координат строится график водоподачи (режимов орошения).

По оси ординат откладывают расходы воды для полива культур севооборота, а по оси абсцисс - продолжительность полива этих культур в необходимые агротехнические сроки. Поливы каждой культуры севооборота обозначают принятым для нее условным знаком. Полив изображается в виде прямоугольника, площадь которого соответствует объему воды, необходимому для одного полива культуры. На графике также видны начало и конец каждого полива и межполивные периоды. При совпадении сроков полива культур севооборота расходы оросительной воды суммируются.

Если на графике начертить режим орошения всех культур севооборотного участка, то получится неукомплектованный график режима орошения с.-х. культур севооборота или график водоподачи (поливов). Такой график представлен на рисунке 1.

В отдельные непродолжительные периоды суммарные расходы оросительной воды очень большие, в другие - незначительные, или вовсе не требуется ее подача. Подача оросительной воды по такому графику была бы очень неравномерной. Поэтому рассчитывать оросительную сеть по неукомплектованному графику экономически нецелесообразно. Его необходимо выровнять, заполнив понижения и удалив пики. Тогда получим укомплектованный график водоподачи (рисунок 2).

При нескольких орошаемых севооборотных участках необходимо суммировать ординаты водоподачи отдельных севооборотов. Поэтому графики водоподачи целесообразно строить от одного до четырех севооборотных участков. Иначе расчетный расход оросительной воды читаться на оси ординат не будет.

Укомплектование заключается в выравнивании ординат путем частичного изменения сроков и продолжительности поливов. Для снижения непродолжительных пиков водопотребления допускается комплектование графика путем сдвига поливов на 2-3 суток.

В первом приближении расчетная ордината укомплектованного графика водоподачина севооборотный участок для поверхностного орошения определяется для пропашной культуры с учетом требований механизации сельскохозяйственных работ:

(5)

где - расчетный расход для полива пропашной культуры, л/с;

- максимальное значение поливной нормы вегетационного полива пропашной культуры, мм или м³/га;

- площадь, занимаемая пропашной культурой, га;

- расчетная продолжительность полива, определенная с учетом механизированной обработки площади, занятой пропашной культурой, сут.

При укомплектовании графика водоподачи на севооборотный участок, орошаемый дождеванием, расчетная ордината графика соответствует сумме расходов максимального количества одновременно работающих дождевальных устройств.

При нескольких орошаемых севооборотных участках необходимо суммировать ординаты водоподачи отдельных севооборотов.

5.2 График гидромодуля системы и
гидромодульное районирование территории

При проектировании крупных оросительных систем в стадии проектного задания, когда отсутствуют конкретные данные по площадям, подача воды устанавливается на один гектар орошаемого массива. Для этого строят графики гидромодуля.

График поливов, построенный для одного гектара, называется удельным графиком поливов или графиком гидромодуля.

График гидромодуля отражает динамику подачи оросительной воды на один осредненный гектар крупного орошаемого массива в течение оросительного периода. Условно предполагается, что на одном осредненном гектаре как бы размещаются все культуры, намеченные для выращивания на данном орошаемом массиве, и каждая из них занимает долю или часть этого гектара.

При построении графика гидромодуля потребные расходы оросительной воды для каждой культуры при круглосуточном поливе определяют по формуле:

, (6)

а при некруглосуточном поливе формула примет вид:

, (7)

где - гидромодуль (удельный расход), л/с×га;

- доля площади, занимаемой сельхозкультурой на орошаемом

массиве;

- поливная норма сельхозкультуры, мм или м³/га;

- агротехнически допустимая продолжительность полива

культуры, сут;

- продолжительность полива, в ч. за сутки.

Суммарный гидромодуль определяют путем графического суммирования гидромодулей всех культур за каждый день вегетационного периода. Такое суммирование выполняют в прямоугольной системе координат. По оси абсцисс откладывают в масштабе оросительный период с указанием месяцев, декад и дней, а по оси ординат - гидромодуль. Поливы каждой культуры на графике изображают в виде прямоугольников, ширина которых означает продолжительность полива, а высота - гидромодуль. На каждом прямоугольнике чертят условный знак.

Если поливы двух или более культур полностью или частично совпадают во времени, то в эти дни гидромодули суммируют и прямоугольники частично или полностью надстраивают один над другим.

Построив гидромодули всех культур, получают неукомплектованный график гидромодуля всех культур орошаемого массива (рисунок 3).

Строительство оросительной системы на максимальный расход и полив культур по неукомплектованному графику экономически невыгодны и технически неприемлемы. Такой график необходимо укомплектовать, выровнять и уменьшить ординаты, ликвидировать кратковременные перерывы в подаче оросительной воды.

При укомплектовании необходимо соблюдать следующие условия:

- объем воды, предназначенный для полива культур, остается неизменным, ;

- смещение сроков полива возможно и вправо и влево на 2-3 дня, иногда до 5-7.

При небольшом смещении сроков полива укомплектованный график гидромодуля строят в следующем порядке.

Определяют суммарную площадь прямоугольников всех культур за напряженный поливной период .

Вычисляют средневзвешенное значение гидромодуля , л/с×га, за этот период:

, (8)

где - средневзвешенная (расчетная) ордината укомплектованного

графика гидромодуля, л/с×га;

- сумма площадей всех прямоугольников за наиболее напряженный период полива;

- продолжительность наиболее напряженного периода полива, сут.

Вычисляют время полива одной культуры по укомплектованному графику , сут:

, (9)

где - гидромодуль и время полива культуры в неукомплектованном графике. Так как обычно равно дробной величине, то ее при поверхностном поливе округляют в меньшую сторону.

Определяют расчетный гидромодуль укомплектованного графика , л/с×га:

, (10)

где - округленное время полива одной культуры по укомплектованному графику, сут.

Вычислив и всех поливов для каждой культуры, строят укомплектованный график гидромодуля (рисунок 4).

Для построения графика гидромодуля при поливе дождеванием поливной период вычисляют по тем же формулам, что и для графика водоподачи.

Расход оросительной воды , м³/с, необходимый для полива всей площади равен:

или , (11)

где и - общая площадь севооборотного участка и орошаемого массива соответственно, га.

График гидромодуля предназначен для определения головного расхода магистрального канала, оросительной способности источника орошения и пропускной способности водозаборного сооружения.

При отсутствии проектов оросительной сети для определения расходов оросительной воды, подаваемой в систему, и пропускной способности магистрального и крупных межхозяйственных каналов применяется метод гидромодульного районирования.

Вся площадь в пределах зоны командования того или иного канала или в границах системы подразделяется на отдельные массивы или мелиоративные районы, более или менее однородные по своим природным (климат, почвы, рельеф и др.), мелиоративным (глубина залегания грунтовых вод и их минерализация), хозяйственным (севообороты, агротехника и др.) условиям. Для каждого массива устанавливается процентный состав культур и их режимы орошения, отвечающие этим условиям. Затем для каждого из массивов строят графики гидромодуля. Суммируя ординаты графиков для отдельных орошаемых массивов в каждый момент времени с учетом удельного веса массивов по отношению ко всей орошаемой площади, получают графики гидромодуля для всей оросительной системы:

, (12)

где - ордината графика гидромодуля нетто системы, л/с×га;

- ординаты графиков гидромодуля нетто орошаемых массивов, л/с×га;

- орошаемые площади нетто на выделенных массивах, га;

- суммарная орошаемая площадь нетто в пределах мелиоративного района, га.

Площадь графика гидромодуля представляет собой среднюю оросительную норму для массива или системы (или же среднюю водоподачу на 1га). Если природные и хозяйственные условия для всей системы примерно одинаковы, то строят только один график.

Значения максимального гидромодуля нетто при существующем уровне техники орошения и агротехники в зависимости от местных условий колеблются от 0,2 до 0,6 л/с га для зерновых и овощекормовых севооборотов. Для рисовых систем гидромодуль может доходить до 1,5-3,0 л/с га.

Лекция 6