Совершенствование технологии планирования водопользования и орошения сельскохозяйственных культур в дехканских хозяйствах Гиссарской

В условиях Республики Таджикистана полив по бороздам занимает 749,25 тыс. га или 99,1 %, а в условиях Гиссарской долины 76,32 тыс. га или 99,3 %. от общей площади орошения.

Теория расчета элементов техники полива при различных приёмах подачи воды в борозды разработана ученые Костяковым А. Н. и дальнейшим ее совершенствованием занимались ученые Авербух Р.М., Аверин Б.А., Алиев И.Г., Арефьев В.А., Беспалов Н.Ф., Бончковский Н.Ф., Валентини Л. А., Вапаев X., Върлев И., Гаранина А.С., Давидов Д. Д., Жарова К.А., Журавская Г.Л., Кабаков М.М., Камбаров Б. Ф., Коваленко Э.Г., Кривовяз С.М., Лактаев Н.Т., Сурин В.А., Шейнкин Г.Ю. и др.

Исследования показывают, что разный уровень уплотненности и шероховатости борозд существенно влияют на продвижение воды по борозде. Например, на землях с уклонами местности 0,025 скорость продвижения воды по уплотненным бороздам в 1,5 – 2 раза выше, чем скорость течения воды по рыхлым бороздам

В Российской Федерации развитие поверхностного полива направлено по экономическую безопасность его проведения, исключающих водную эрозию почвы, экономию оросительной воды, механизацию и автоматизацию полива.

В настоящее время в Республики Таджикистан применяют ручное распределение воды между поливных борозд при котором наблюдается высокая неравномерности подачи воды в борозды, неравномерные добегание поливной струй до конца борозды, значительные потери воды на поверхностный сброс, инфильтрацию ниже корнеобитаемого слоя и испарение во время полива составляют порядка 50–70% от общей поливной нормы. Устранение таких недостатков возможно лишь при механизации и автоматизации бороздкового полива (МАБП). Проведенный анализ показывает, что в настоящее время в развитых странах и СНГ разработаны эффективные средства МАБП.

Размеры дехканских хозяйств не позволяют внедрять высокопроизводительную технику, предназначенную для орошения больших площадей. Поэтому необходимо разработка средств малой механизации, которые должны обладать мобильностью и водомерностью. Эти условиям отвечают различные конструкции переносных водовыпусков трубочек, сифонов. Этим требованиям отвечает изобретение трубчатый водовыпуск – водомер. Предлагаемое изобретение имеет простую конструкцию и удобно в эксплуатации. Промышленная применимость предлагаемого изобретения очевидна, т.к. многоразовое изготовление водовыпуска – водомера и его многократное функционирование вполне возможно в силу использования стандартных труб как для корпуса, так и для штуцеров, оборудования, инструментов и технологий Рис 1.

Рис. 1. Трубчатый водовыпуск – водомер со съёмными штуцерами.

На фиг. 1 показан вид «Трубчатый водовыпуск – водомер» на плане, на фиг. 2, в разрезе. На фиг. 3 показан набор штуцеров разного калибра, в том числе с глухим проходом. На чертежах показаны рейки – 1 и – 2, устанавливаемые в русле канала– 3 и на выходе водовыпуска – водомера – 4, корпус – 5 с уклоном – i уровень – 6 с регулировочным винтом – 7, комплект штуцеров – 8 с фланцами – 9 и уровни верхнего – 10 и нижнего 11 бьефов.

В этом случае расход водомера – водовыпуска можно определить по известной формуле при незатопленном режиме работы

, л/с                                           (1)

при затопленном режиме работы

, л/с                                   (2)

С учетом этого после несложных преобразований мы имеем частную формулу для определения расхода воды трубчатых водовыпуск – водомера.

, л/с                          (3)

При известном расходе воды для подбора нужного диаметра трубчатых водовыпуска – водомера и съёмных штуцеров составляем номограмму с использованием формулы (3). В случае необходимости прекращения подачи воды в корпус трубчатый водовыпуска – водомера вводится штуцер с глухим проходом.

Современная практика планирования водопользования в орошаемом земледелии в Таджикистане сложилась во 1950–1960–е годы и не претерпела существенных изменений.

Планирование водопользования должно учитывать реальные или близкие к ним климатические условия, потому что они являются основными факторами, влияющими на эвапотранспирации культур, КПД техники полива, технологию выращивания и биоклиматические параметры культур. Объединение дехканских хозяйств в ассоциацию водопользователей АВП позволяют более рационально использовать воду на основе вышеперечисленных условий и стать гарантом их выполнения, потому что сотрудники АВП, действующих на основании устава, получают полномочия по реализации этих условий.

Международный институт по управлению водными ресурсами (ИВМИ), Научно-информационный центр Межгосударственной координационной водохозяйственной комиссии (НИЦ МКВК) предлагают разрабатывать суточные планы водопользования на основе выбранных режимов орошения, а также режима водоподачи в полевые каналы разного уровня.

ФАО также предложил пользователям усовершенствованную методику расчета режимов орошения сельскохозяйственных культур, на основе метода Пенмана – Монтейта, и компьютерную программу «CROPWAT – 8.0».

Такой метод планирования водопользования является более современным и при наличии компьютерной техники можно для каждого АВП разработать модели полевых каналов, обслуживаемые ими площади, порядок их работы, т.е. разработать электронную оросительную систему АВП, включая их взаимодействие при планировании водопользования. При таком подходе режимы орошения также являются основой составления планов водопользования.

На настоящем этапе исследований было бы более целесообразным провести расчеты обеспеченности осадками для условий Гиссарской долины, оценить уровень изменения осадков при разной их обеспеченности. Предложить дехканским хозяйствам декадные гидромодули нетто распространенных сельскохозяйственных культур для различного уровня обеспеченности осадками. Для адаптации существующих режимов орошения к условиям лет разной обеспеченности осадками используем программу «CROPWAT – 8.0», которая разработана на основе метода расчета эвопотранспирации культур, предложенные Пенманом–Монтейтом. Дехканские хозяйства, АВП с учетом прогноза осадками из предложенных им вариантов выбирают декадные гидромодули для составления режима орошения, подходящие для их условий.

Глава третья приведена результаты лабораторных и производственных испытаний по совершенствованию планирования водопользования в дехканских хозяйствах. Условия и методика проведения исследований

Для решения поставленных задач проводились соответствующие лабораторно-полевые исследования. Основным методом исследований являлся планируемый эксперимент, выполненный в лабораторных и опытно – производственных условиях. Результаты эксперимента использовались в качестве источника теоретических построений, а также в качестве критерия достоверности теоретических обобщений.

Полевые опыты посвящались исследованию закономерностей добегания поливных струй по сухой борозде при выращивании пшеницы, когда междурядья не обрабатываются, хлопчатника, овощных культур. Полевые опыты проводились, в основном, в течение 3 – лет (2006–2008 гг), а некоторые и дольше на полях дехканских хозяйств ассоциации водопользователей «Мироб» (АВП Мироб) Шахринавского района. Достоверность данных в изучаемых вариантах доказывалась статистической обработкой методом дисперсионного анализа по Доспехову Б.А., и справочникам по математике. Материалы исследования обрабатывались с применением методов математической статистики и компьютерной программы (Ехсеl).

Полевые опыты посвящались изучению водно-физических свойств почв, исследованию закономерностей добегания поливных струй по сухой борозде при выращивании пшеницы когда междурядья не обрабатываются, хлопчатника, овощных культур. Как показали наблюдения А.А. Ахророва на землях с большими уклонами (i > 0,01), поливная борозда работает неполным сечениям  (hб < 2 – 3 см), и происходит блуждание поливной струи в ложе борозды. В связи с этими он считает более простыми и точными методом назначения элементов техника полива – использование зависимости длины добегания струи от времени L = f (t). Обобщающей в себе характер изменения впитывания воды в борозде по длине и по времени, и удельное впитывание по всей длине смачивания, при которой происходит полное впитывание подаваемого расхода в голове борозды:

,                                                  (4)

где qy – среднее удельное впитывание по всей длине смачивания, л/с на 100 м борозды; q–максимально–неразмывающий расход струи, подаваемый в голове борозды, л/с; Lпр–длина смачивания борозды, на которой происходит полное впитывание в почву поливной струи q, м.

Использование зависимости L= f (t) даст возможность найти взаимосвязь предельных параметров добегания (предельной длины борозды – Lпр – и времени прекращения продвижения воды по брозде–tпр), и удельного впитывания (qy). Это в свою очередь позволит назначать элементы техники полива по уже известным значениям удельного впитывания.

Удельное впитывание при заданной длине борозды можно также определить по формуле:

,                                          (5)

где qн,, qс – соответственно максимальный неразмывающий и сбросной расход поливной струи, л/с; lб – длина опытной борозды, м.

Как показывает практика, удельное впитывание стабилизируется после 1 – 2 часа добегания поливной струи.

В борозды подавались рекомендуемые максимально неразмывающие струи. Длина борозд составляла 100 м. Замеры поступления воды в борозды и сброса с борозд проводился с помощью водосливами «Томсона», установленных в начале и конце борозд, в четырех кратной повторности по каждому из типов борозд. Изучение проводим при поливах пшеницы, томатов и хлопчатника. Результаты удельных расходов воды в борозды при поливе томатов можно распространить на картофель и другие овощные культуры повторного посева, которые имеют почти одинаковое количество поливов и схожие технологии обработки почвы и нарезки борозд. Также удельные расходы на поливах хлопчатника можно применять при разработке технологии полива кукурузы. Таким образом, по этому направлению исследований сочетание культур, типов борозд и номера поливов при изучении движение воды борозды и ее сброса с конца борозд приведены в (табл. 2)

Таблица 2. Удельные расходы впитывания поливных струй в зависимости от культуры, уклонов и типов формируемых борозд. средние данные за (2006 – 2008 гг.)

№ п/н	Возделываемые культуры	Уклоны борозд	Типы формируемых борозд	Поливная струя, л/с	Удельные расходы впитывания по поливам, л/с на 100 м				В среднем
					Номера поливов
					1	3	5	7	7
1	Пшеница,	0,01	Рыхлые	0,30	0,120	0,107			0,114
				Уплотненные	0,30	0,111	0,097			0,104
			0,03	Рыхлые	0,15	0,095	0,090			0,093
				Уплотненные	0,15	0,092	0,085			0,089
			0,05	Рыхлые	0,10	0,090	0,080			0,075
				Уплотненные	0,10	0,084	0,077			0,072
2	Овощные (томаты)	0,01	Рыхлые	0,30	0,136	0,128	0,120	0,121	0,126
				Уплотненные	0,30	0,132	0,123	0,115	0,110	0,120
			0,03	Рыхлые	0,15	0,110	0,105	0,101	0,094	0,103
				Уплотненные	0,15	0,107	0,095	0,092	0,085	0,095
			0,05	Рыхлые	0,10	0,095	0,083	0,080	0,073	0,083
				Уплотненные	0,10	0,088	0,075	0,065	0,064	0,073
3	Хлопчатник и кукуруза	0,01	Рыхлые	0,30	0,143	0,135	0,12	0,092	0,123
			Уплотненные	0,30	0,125	0,12	0,1	0,085	0,108
		0,03	Рыхлые	0,15	0,125	0,1	0,09	0,070	0,096
			Уплотненные	0,15	0,1	0,082	0,065	0,050	0,074
		0,05	Рыхлые	0,10	0,08	0,062	0,053	0,045	0,060
			Уплотненные	0,10	0,077	0,056	0,047	0,042	0,056

Изучение проводим при поливах пшеницы, томатов и хлопчатника. Результаты удельных расходов воды в борозды при поливе томатов можно распространить на картофель и другие овощные культуры повторного посева, которые имеют почти одинаковое количество поливов и схожие технологии обработки почвы и нарезки борозд. Также удельные расходы на поливах хлопчатника можно применять при разработке технологии полива кукурузы.

Формулу связи удельного впитывания поливной струи (qуд) от уклона (i) при поливах пшеницы можно представить в виде уравнения прямой линии.

qуд = 0,11 – 0,65*i,       (R2=0,85)                                   (6)

Удельное впитывание рыхлых борозд томатов при изменении уклона от 0,01 до 0,05 уменьшается от – 1,23 до – 1,81 раза, от первого полива к седьмому поливу по рыхлым бороздам – от 1,09 до 1,30 раза, а по уплотненным бороздам – от 1,36 до 1,54 раза. Зависимости изменения удельных впитывании поливных струй от номера поливов хорошо аппроксимируются уравнением прямой линии (рис.2.).

Если аппроксимировать коэффициенты полученных зависимостей от уклона борозд, то мы получим общую эмпирическую формулу для определения удельных расходов поливных струй в зависимости от номеров полива и уклона борозд для томатов, картофеля и овощных культур при втором посеве.

qур = 0,146 + 2,38i2N+ 0,1iN – (1,0025i+0,0035N) R2 = 0,87                  (7)

qуу = 0,12 +2,31i+0,065iN – (1,25i2N + 90,80 i2 + 0,0042N) R2 = 0,96    (8)

где – qур и qуу – удельные расходы впитывания поливных струй соответственно рыхлых и уплотненных борозд, л/с на 100 м; i – уклон поливных борозд; N – номера поливов (N = 5 – 7).

Рис. 2. Зависимости изменения удельного впитывания поливных струй при поливах томатов (картофеля и овощных культур второго посева) от уклона борозд и номера поливов

Удельное впитывание поливных струй хлопчатника и кукурузы в зависимости от номера поливов уменьшается в 1,5 – 2,0 раза на уплотненных бороздах и в 1,63 – 1,77 раза на рыхлых бороздах. Уклон поливной борозды также заметно влияет на удельное впитывание. Например, при повышении от 0,01 до 0,05 уклона удельное впитывание на рыхлых бороздах уменьшается в 1,88 – 2,26 раза, а на уплотненных бороздах в 1,62 – 2,14 раза.

Неразмывающая (первоначальная или максимальная) поливная струя определяется расчетным путем или выбирается из представленной на (рис. 3.), номограммы, которая была составлена нами с использованием совмещенной номограммы максимальных и измененных расходов поливной струи, разработанные Шейнкин Г.Ю., Гордеевым В.Б. (1989 г.).

Рис. 3. Номограмма для определения максимально неразмывающей.