Министерство сельского хозяйства РФ
ФГОУ ВПО Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия
Агротехнологический Институт
Кафедра мелиораций и рационального использования агроландшафтов
Курсовая работа
на тему
«Орошение сельскохозяйственных культур дождевальными машинами»
Выполнил: студент Вяткина Е.В.
Проверила: преподаватель КосторноваМ.Г.
Тюмень 2010
Содержание
Введение
1. Характеристика природных условий хозяйства и орошаемогоучастка
1.1 Климат
1.2 Почвы
1.3 Рельеф и уклоны поверхности, гидрографическая сеть,источник орошения
2. Качество поливной воды
3. Выбор места под орошаемыйучасток
4. Обоснование способа орошения сельскохозяйственныхкультур
5. Проектирование режима орошения севооборота
5.1 Допустимые пределы влажности почвы
5.2 Оросительные и поливные нормы
5.3 Расчет и построение графиков поливов (гидромодуля)
6. Подбор дождевального оборудования
6.1 Расчет элементов техники полива дождеванием
7. Проектирование оросительнойсети в плане и организация орошаемой площади
Заключение
Литература
Введение
Мелиорация — это система организационных и техническихмероприятий, которые направлены на коренное улучшение неблагоприятных факторов природыс целью получения более качественных и высоких сельскохозяйственных урожаев, а такжес целью наибольшего эффективного и рационального использования земельного фонда.
Задачи мелиорации
1. Формирование рациональной структуры земельных угодий;
2. Повышение продуктивности и устойчивости земледелия;
3. Создание необходимых условий для вовлечения в сельскохозяйственный оборотземель, не используемых ранее в хозяйственной деятельности.
Оросительные мелиорации — это комплекс организационно-хозяйственныхи инженерных мероприятий, направленных на подачу воды к участку, испытывающего дефицитвлаги в почве.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являетсяобоснование целесообразности использовании оросительных мелиораций в хозяйстве.
Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:
· охарактеризовать природные условия хозяйства и орошаемого участка;
· дать оценку качества поливной воды по ирригационному коэффициентуСтеблера;
· выбрать орошаемый участок, отвечающий однородным почвенно-мелиоративными гидрогеологическим требованиям;
· провести сравнение и обосновать перспективы применения всех способоворошения и выбрать способ орошения, учитывая специализацию хозяйства, рельеф и уклонземельного участка, свойства почв и т.д.;
· провести проектирование режима орошения севооборота — допустимые пределывлажности почвы, оросительные и поливные нормы;
· провести расчет и построить графики поливов (гидромодуля);
· провести подбор дождевального оборудования, учитывая интенсивностьискусственного дождя, тип почв, площадь орошаемого поля, рельеф и культуры;
· провести расчет элементов техники полива дождеванием.
1. Характеристика природных условий хозяйства и орошаемогоучастка
Орошаемый участок находится в с. Ильинское.
Орошаемый участок предполагаю использовать под выращивание сельскохозяйственныхкультур — томата, моркови и свеклы.
Таблица 1
Запланированная урожайность с/х. культур№ Культура Урожайность, т/га 1 Огурцы 50 2 Капуста поздняя 32 3 Морковь 55 1.1 Климат
Климат — один из решающих факторов, определяющих как направлениепочвообразовательных процессов, так и возможности сельскохозяйственного освоениятерритории.
Климат теплый умеренно увлажненный. Этот район характеризуетсяболее высокими температурами в вегетационный период, по сравнению с другими районами.Температурные условия позволяют выращивать более теплолюбивые культуры. Этот районподвержен больше, чем другие районы, засухам и суховеям. Атмосферные засухи слабойи средней интенсивности отмечаются почти ежегодно. Беспрепятственное проникновениеарктических масс воздуха с севера и сухих из Казахстана и Средней Азии обуславливаетрезкие изменения погоды и неустойчивость климата.
Характеризуется благоприятными летними температурными условиямипри меньшем количестве осадков. Водный режим здесь периодически промывной, и хотяпочвы промерзают достаточно глубоко, но верховодки на автоморфных почвах не образуетсяили она кратковременна
Таблица 2
Климатические показатели по метеостанции Ялуторовск
Среднегодовая температура (С0) 0,6
Среднемноголетняя температура (С0) июля 22 января -19 Продолжительность периодов (дней) безморозного 117
с продолжительностью выше 00 187
50 159
100 125
150 75
Сумма температур выше 100 1950 Количество осадков в год (мм — среднее) 310 за теплый период (V-X) 275
за период с температурой выше 100 205 ГТК Селянинова Г.Т. 1,05 Высота снежного покрова (мм) 275 Продолжительность периода со снежным покровом (дни) 154 Глубина промерзания почвы (см) 100
Таблица 3
Распределение осадков по декадам. Название метеостанции Месяцы вегетации май июнь июль август сентябрь 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 Ялуторовск 9 10 11 13 15 18 21 21 20 18 18 17 14 12
1.2 Почвы
Орошаемый участок представлен дерново-подзолистыми почвами. Дерново-подзолистыепочвы сформировались на озерно-аллювиальных отложениях различных возрастов, преимущественносуглинистых и бескарбонатных. Формировались под смешанными лесами.
Почвообразующие породы дерново-подзолистых почв в основном представленысредними, реже тяжелыми суглинками.
Морфологические признаки. Профиль четко дифференцирован на элювиальныеи иллювиальные горизонты, во влажном состоянии выделяется верхний гумусовый горизонтразличной мощности.
Горизонт Ао небольшой мощности и представлен хвойно-лиственно-моховойподстилкой, иногда слегка задернованной или оторфованной. Верхний гумусовый горизонтотличается от нижележащего серой, реже темно-серой окраской. Он рыхлый, комковатыйили бесструктурный, много корней. Подзолистый горизонт имеет ясно выраженную белесоватуюокраску, он слегка уплотнен. Второй гумусовый горизонт довольно мощный, но его невсегда можно выделить как самостоятельный (Аh), иногда какА2Ah или В1Аh.
Таблица 4
Физико-химические свойства дерново-подзолистых почв. № Почвы Гори-зонт Глуби-на, см
Гумус,
%
рНКCl S ГК Т V,% Мг*экв/100 г почвы 1 Дерново-подзолистые А1 2-17 5.06 4,3 18.6 6.5 12 74 А2 10-15 1.26 4.1 8.6 5.3 11 62 Аh 25-30 1.93 3.8 14.2 8.1 10 64 В1 33-40 1.00 3.8 18.3 5.3 9 78 В2 60-70 0.55 4.3 31.7 3.6 8 89
Таблица 5
Водно-физические свойства дерново-подзолистых почв. № п/п Почвы Горизонт
Плотность, г/см3 НВ Вл. пол Тверд. фазы Почвы % от объема 1
Дерново-
подзолистые А1 0.96 2.64 36 36 А2 1.42 2.73 34 34 Аh 1.04 2.78 22 23 В1 1.53 2.71 32 33 В2 1.53 2.74 38 38
Дерново-подзолистые почвы имеют низкое естественное плодородие- невысокое содержание гумуса и малая мощность гумусового горизонта. Мощность гумусовогогоризонта обычно не превышает 10 см при содержании гумуса менее 3%. При освоениипочв неизбежно припахивается подзолистый горизонт, поэтому на пашне содержание гумусав пахотном слое уменьшается до 1,5-2.2%. Земледелие на дерново-подзолистых почвахдолжно строиться, прежде всего, на известковании с целью понижения кислотности ивнесении органических удобрений для нормализации содержания гумуса
Структура его комковатая или комковато-ореховатая. Горизонт А1А2довольно интенсивно прокрашен гумусом, имеет ореховатую структуру с белесой присыпкой.
Таблица 6
Характеристика почвы
Индекс
почвы
Мощность
гумусового
горизонта
Содержание
гумуса, % Гранулометрический состав рН
УГВ,
м
Пд 10 3 супесчаный 4,5 2,2 1.3 Рельеф и уклоны поверхности, гидрографическая сеть,источник орошения
Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечнойрадиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияниена водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы.
Общей чертой этой зоны является плоский рельеф, способствующийразвитию овражной сети. Местами равнинность рельефа нарушается чередованием параллельных,сравнительно узких и длинных, слабовозвышенных увалов, с такими же длинными, ноширокими и неглубокими ложбинами. Эти гривы, вытянутые, согласно общему уклону Западно-Сибирскойнизменности, с эго-запада на северо-востоке, характеризуются относительными высотами2-4 м, реже 6-10 м; в восточной части Ишимской лесостепи высота их достигает 12-30 м. Относительно хорошая дренированность способствовала формированию автоморфных почв —, дерново-подзолистыхи серых лесных в сочетании с болотными.
Уклоном (i) называется отношениепревышения (Δh) между конкретными точками на местности(в метрах) к горизонтальному проложению линии (l)между точками:
i = Δh / l,
Определение господствующего среднего уклона по линии АБ.
/>
где:
А, Б — соответствующие отметки или высоты точек горизонталеймежду конечными точками линий;
АБ — длины линий, выражены в масштабе плана, т.е. в сантиметрах;
М — масштаб плана;
Поверхностные воды представлены крупными реками Тобол, Ишим,Иртыш, Тура. В реку Ишим впадают реки Карасуль, Китерня, Барсук, Ир и др. Реки являютсятипичными равнинными водотоками с небольшими уклонами, малыми скоростью теченияи значительной извилистостью. Длина реки Ишим 622 км, Тобол — 530 км.
Ширина долин достигает 15-25 км (Тобол, Ишим). Поймы рек двухсторонние, высоко расположенные, широкие, изрезаны многочисленнымиозерами — старицами. Пойма р. Тобола достигает ширины 25 км, р. Ишима — 15 км. Весной при высоком половодье поймы затопляются водой. Источником орошения орошаемогоучасткам является река Ишим.
мелиорация оросительная сеть сельскохозяйственный
2. Качество поливной воды
При оценке качества оросительной воды учитывается количествои состав взвешенных насосов, растворенных солей и её температура. По А.Н. Костякову,для орошения пригодна вода с сухим остатком до 1-1,7 г/л, а по отдельно взятым солямдля хорошо проницаемых почв:
Na2CO3 1г/л, Na Cl 2г/л, Na2SO4 5г/л.
Если в воде имеется несколько солей, то эти пределы снижаются,так как одни соли обезвреживают другие.
Так, соли кальция, и особенно гипс, обезвреживают соли натрия,калия, магния. Сернокислый магний противодействует сернокислому натрию, а последнийсмягчает действие хлористого магния и поваренной соли.
Пригодность воды для орошения при наличии в ней нескольких солейоценивают по ирригационному коэффициенту «у» (табл.1), который вычисляютпо одной из нижеприведенных формул, предложенных Стеблером:
у = 288/5гСl, у = 288/2гNa+4г Cl,
у = 288/10гNa+5гCl — 9гSO4.
Таблица 7
Оценка поливнойводы по ирригационному коэффициенту СтеблераY Оценка воды Условия пользования водой для полива 18 Хорошая Вода успешно применяется для полива много лет без специальных мер против накопления в почве вредных щелочей. 18-6 Удовлетворительная Необходимы специальные меры против накопления в почве вредных щелочей, за исключением рыхлых почв со свободным дренажом 5,9-1,2 Неудовлетворительная Почти всегда необходим искусственный дренаж 1,2 Плохая Вода не пригодна для поливов.
Так как ирригационный коэффициент Стеблера равен 18, то можносделать вывод, что вода, применяемая для полива, соответствует хорошей оценке качестваводы.
3. Выбор места под орошаемый участок
На орошаемых землях главным образом размещаются кормовые и овощныекультуры, поэтому намеченный к орошению участок должен находиться как можно ближек населенному пункту и к водоисточнику. Подобранный массив для орошаемого севооборотадолжен иметь по возможности спокойный рельеф, однородные почвенно-мелиоративныеи гидрогеологические условия.
Поля севооборота размещаются с соблюдением следующих требований:
равновеликие по площади, так как это обеспечивает равномерностьв использовании рабочей силы и машин;
каждое поле севооборота должно иметь удобную, по условиям механизации,форму и достаточные размеры;
границы севооборотных участков следует проектировать по возможностипрямолинейными, сообразуясь с естественными границами (лощины, овраги, реки), каналамимелиоративной системы;
поля севооборота должны иметь прямоугольную форму с шириной идлиной, обеспечивающей перекрестную обработку.
При поливе дождеванием, кроме того, ширина поля или участка орошениядолжна быть кратна ширине захвата дождевальной машины.
4. Обоснование способа орошения сельскохозяйственныхкультур
По принципу распределения воды по орошаемому участку выделяютследующие способы орошения:
· поверхностный
· дождевание
· внутрипочвенный
· капельный
· аэрозольный.
Поверхностный способ заключается в том, что вода из источникаподается по каналу или по трубопроводу по проводящей сети, которая может представленавременным оросительным каналом или временной системой трубопровода, который осуществляетраспределение воды по регулируемой системе.
Дождевание — это подача воды до регулируемой системы. Регулируемаясистема представлена специальными дождевальными системами. Преимущество: равномерноераспределение воды.
Внутрипочвенное орошение — это углубленные в толще почвы кротоны,которые имеют перфорации (отверстия), и к этим отверстиям подается вода.
Капельное орошение — распределительная система в виде шлангов,капилляров.
Аэрозольное орошение — это распыление воды в мелко дисперсномсостоянии, которая осуществляется специальными установками.
Широкое распространение находят два — поверхностное и дождевание,остальные имеют ограниченное применение или находятся в стадии научных проработок.
Дождевание — наиболее приемлемый способ орошения, потому чтодождевание обеспечивает наибольшую равномерность воды в отличие от других способахорошения. Кроме того, при дождевании мы можем нормировать подачу воды.
При дождевании вода подается в виде отдельных капель, что оказываетболее щадящий режим, воздействующий на состояние почвы. Вода распыляется дождевальнымиустановками.
Для данного хозяйства и орошаемого участка наиболее приемлемымспособом орошения является дождевание.
5. Проектирование режима орошения севооборота
Под режимом орошения понимается порядок проведения поливов сельскохозяйственныхкультур, в котором указаны сроки и число поливов, определена норма полива для каждойкультуры севооборота. Поливная норма во время орошения должна расходоваться экономно.Поливы большими, чем расчетные, нормами могут способствовать подъему уровня грунтовыхвод при близком их залегании, что может привести к заболачиванию или засолению почвы.
Сроки поливов увязываются с влажностью почвы, фазами развитияи потребностями сельскохозяйственных культур во влаге.
Режим орошения должен обеспечивать в почве оптимальный водный,воздушный и связанные с ними питательный и тепловой режимы, не допускать подъемауровня грунтовых вод, засоления почвы и удовлетворять потребность растений в водена всем протяжении вегетационного периода, для получения высокого и устойчивогоурожая сельскохозяйственных культур.
5.1 Допустимые пределы влажности почвы
Всасывающая сила корневой системы большинства сельскохозяйственныхрастений составляет 1,5-2,0 ат.
Если влажность почвы уменьшается до такого предела, при которомводоудерживающая сила почвы превышает его, то запас воды в почве станет уже недоступнымдля растений, которые начинают увядать. Такой предел называется влажностью завядания.При влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ), создаются благоприятныеусловия для развития большинства сельскохозяйственных культур. В условиях же полнойили капиллярной влагоемкости растения развиваются плохо, страдая от недостатка воздуха.Поэтому содержание влаги в почве, соответствующее наименьшей влагоемкости (НВ),составляет верхний порог оптимального увлажнения.
Принято считать, что, в среднем, для нормального развития культуробъем воздуха в почве должен быть не ниже 15-20% объема всех пор.
Ориентировочно нижний оптимальный порог влажности составляет,в среднем, 60-80% наименьшей влагоемкости почвы (НВ).
5.2 Оросительные и поливные нормы
Количество воды, которое необходимо дать в течение вегетационногопериода на 1 га орошаемых земель дополнительно к естественным запасам её в почве,чтобы получить запланированный урожай, называется оросительной нормой.
М = Е — 10 μ Нос — (Wн — Wк) — Wг,м3 /га
где:
Е — общее водопотребление культуры, м3 /га
Е = У * Кв,
где:
У — запланированный урожай культуры, т/га
Кв — коэффициент водопотребления, м3/т — отношениесуммарного расхода влаги в м3 /га (т.е. расход на испарение из почвыплюс транспирация) к урожаю основной продукции в т/га
Нос — количество осадков, выпавших за вегетационный период даннойкультуры, мм
μ — коэффициент использования осадков;
Wн — запас влаги в расчетномслое почвы в начале вегетационного периода, м3 /га;
Wк — то же в конце вегетационногопериода, м3 /га;
Wг — количество воды, поступающеев расчетный слой почвы по капиллярам от грунтовых вод за вегетационный период, м3/га.
Различают оросительную норму нетто (Мн) и оросительную нормубрутто (Мбр).
Оросительная норма нетто не учитывает потери воды на фильтрациючерез стенки и дно каналов, на испарение, утечку через соединения труб и т.д., поэтомуиз источника орошения нужно брать воды больше на величину этих потерь.
Потери воды учитываются коэффициентом полезного действия (η)оросительных систем, который равен для закрытых 0,9-0,95 и открытых 0,6-0,8. Отсюданорма брутто определяется:
Мбр =Мн / η, м3/га
Поскольку потребность растений в воде на протяжении вегетационногопериода неодинакова и частично удовлетворяется выпадающими осадками, оросительнуюнорму следует подавать в засушливые периоды на поле не сразу, а частями.
Количество воды, которое необходимо подать на 1 га за один полив, называется поливной нормой (m) и определяется по формуле:
m = 100 h dv(βmax — βmin), м3/га
где:
h — глубина активного слоя почвы, м;
d — объемная масса расчетного слоя почвы,т/м3;
βmax — влажностьв % к массе сухой почвы, принимают равной НВ
βmin — влажность в %к массе сухой почвы, соответствующая нижнему пределу увлажнения, т.е. βmin = (0,6/0,8) βmax
Поливные нормы и сроки полива сельскохозяйственных культур определяютсяграфоаналитическим способом, разработанным акад.А.Н. Костяковым.
Балансовые расчеты обеспеченности влагой каждой сельскохозяйственнойкультуры, входящей в севооборот ведут по таблицам 8,9 и 10.