Расчёт динамики влажности почвы и режима орошения

Для регулирования водного режима на системах двухстороннего

Для составления плана регулирования водного режима, необходимо иметь план осушительно-оросительной сети, почвенную карту, сведения о колебании уровня грунтовых вод, месячные прогнозы погоды, состав культур в севообороте, запасы влаги в почве, определённые за каждую декаду с учётом глубины развития корневой системы растений.

На основе этих материалов составляют ведомость водного режима для каждого севооборота и оперативный план регулирования водного режима для каждого севооборота и оперативный план водного режима, которые составляют и включают в проект строительства системы.

Ведомости водного режима составляют для среднего и средневлажного года по декадам на весь период вегетации. На текущий год ведомость рассчитывают для года, который чаще всего повторяется в конкретных условиях.

Для расчёта режимов орошения наиболее логично учитывать количество осадков и температуру наиболее сухого года.

По уровню водного баланса все культуры делятся на:

I раннеспелые;

II среднеспелые;

III позднеспелые.

Севооборот:

1. зернобобовые;

2. капуста средняя;

3. морковь столовая;

4. кукуруза на силос;

5. картофель ранний;

6. свёкла столовая.

Значение уровня грунтовых вод берётся из задания для скважины №1.

Водно-физические свойства почвы определяются на основе данных приложения 3 по следующим формам:

ПВ = П_% * h; м³/га;

ПВ – полная влагоёмкость;

П_% - пористость.

На участке встречаются в основном торфяные почвы. Учитывая это:

ПВ = 83,4 * 0,1 = 8,34 м³/га;

ППВ = ППВ_% * h; м³/га;

ППВ – предельно-полевая влагоёмкость;

ППВ = 71,4 * 0,1 = 7,14 м³/га;

ВЗ = ВЗ_% * h; м³/га;

ВЗ – влажность завядания;

ВЗ = 37,0 * 0,1 = 3,7 м³/га.

Величину нижнего предела оптимальной влажности устанавливают исходя из хозяйственных условий и отзывчивости растений на поливы. Нижний оптимальный предел для почв, содержащих значительное количество органических веществ, его рассчитывают по зависимости:

А – нижний оптимальный предел влажности почвы.

Коэффициент использования осадков принимают с учётом их количества, израсходованного на смачивание листьев и поверхности почвы. Он меняется во времени и зависит также от влажности почвы и интенсивности дождя. Использование осадков определяют по формуле:

К – коэффициент использования осадков;

О – общее количество осадков, выпавшее за расчётный период.

Для расчёта использованных осадков за вегетацию коэффициент К можно принять равным 0,7, а в процессе эксплуатации системы его необходимо уточнять исходя из конкретных условий.

Р = 0,7 * О * 10 = 7,0 * О м³/га.

При расчёте водопотребления используют коэффициент испарения. Этот коэффициент устанавливают с учётом средней оптимальной влажности почвы для культур проектируемого севооборота.

м³/га;

К_и – коэффициент испарения (он равен 2,2 м³/га на 1°С);

Так как для расчётов используются среднедекадные температуры, то:

Е = 22t.

Запас влаги в слое роста корневой системы за расчётный период определяется по формуле С.Ф. Аверьянова, изменённой П.А. Волковским с учётом глубины проникновения корней растений в почву и глубины залегания грунтовых вод:

м³/га.

DW – запас влаги в слое роста корневой системы;

DПВ – изменение полной влагоёмкости в слое прироста корневой системы, м³/га;

ВЗ_с, ПВ_с – средняя полная влагоёмкость и средняя влажность завядания, % к объёмы почвы в слое (приложение 3.).

У – расстояние от корневой системы до ГВ до середины прироста корневой системы растения.

Н_к – высота максимального капиллярного поднятия.

Для торфа эта величина равна 1,0 м, а для средних суглинков – 1,5 м.

 

Рис. 11. Схема определения расстояние от уровня грунтовых вод до середины слоя роста корневой системы.

.

Подпитывание корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами рассчитывают по формуле И.А. Шарова – С.Ф. Аверьянова, изменённой П.А. Волковским с учётом глубины развития корневой системы растений.

где:

Е_Г – подпитывание корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами;

Е_о – интенсивность суммарного максимального испарения при наибольшем увлажнении почвы;

n – показатель степени, изменяется от 1 до 3/ В нашем случае он будет равен 2;

h – расстояние от грунтовых вод до середины развития корневой системы.

При расчёте испаряемости используется коэффициент испарения. Его вводят для условий, когда влажность почвы равняется полной влагоёмкости. В рассматриваемом примере при влажности почвы, равной полной влагоёмкости, К_И = 2,5 м³/га на 1°С:

Так как для расчётов используются среднедекадные температуры, то:

Расстояние от грунтовых вод до середины развития корневой системы растений определяется по формуле:

.

Динамику влажности почвы определяют на основе подсчёта баланса влаги в корнеобитаемом слое. Расчёт водного баланса в верхнем метровом слое, т.е. до глубины заложения дренажа, ведётся по формуле:

W_K = W_H + DW + P + E_Г – Е, где:

W_H – запасы влаги на начало расчётной декады, которая определяется в соответствии с конечными запасами влаги предыдущей декады, м³/га;

W_K – запасы воды в расчётном слое почвы на конец расчётного периода, м³/га;

DW – запас влаги в слое прироста корневой системы растений, м³/га;

E_Г – подпитывание корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами, м³/га;

Р – используемые атмосферные осадки, м³/га;

Е – транспирация растениями влаги и испарение с поверхности почвы (водопотребление), м³/га.

При расчёте динамики влажности по декадам или расчётным периодам необходимо определить запасы влаги на начало и конец декады или расчётного периода.

Запас влаги на начало первой декады вегетации обычно принимают равной ППВ. Для определения запаса влаги на начало следующей декады или расчётного периода необходимо установить наличие избытка или недостатка влаги в конце предыдущей декады. Может возникнуть три случая, от которых зависит определение влажности на начало следующей расчётной декады.

 

 

Рис. 12. График избытка, недостатка и оптимального уровня запасов влаги в почве.

1. W_к > ППВ

То есть влажность в расчётном слое почвы на конец декады оказалась больше предельно-полевой влагоёмкости. Величину избытка воды определяют по формуле:

.

Влажность на начало следующей расчётной декады принимают равной предельно полевой влагоёмкости.

.

2. А < W_к < ППВ

То есть запасы влаги к концу расчётного периода находятся в оптимальных пределах. Влажность почвы на начало следующего расчётного периода определяют по формуле:

.

3. W_к < А.

То есть запас влаги в расчётном слое к концу декады оказалось меньше нижнего предела оптимальной влажности. Недостаток влаги до нижнего предела определяют по выражению:

Максимальная норма увлажнения определяется по формуле:

m_max = ППВ – W_к

m_пред » 0,9m_max £ 400 м³/га. (Не более 400, чтобы избежать плоскостную эрозию.)

Влажность на начало следующей расчётной декады определяют по формуле:

.

Результаты расчётов в приложении 4 (Ведомость водного режима (м³/га) на полях овощекормового севооборота, первого отделения совхоза.).