Расчет оросительных норм
Оросительная норма - это объем воды, который необходимо подать на гектар орошаемой площади за вегетационный период для восполнения дефицита влаги в расчетном слое почвы и обеспечения проектной урожайности в условиях расчетного года.
Оросительную норму определяют как разницу между суммарной потребностью культуры в воде и ее природной обеспеченностью и измеряют в м3/га или мм слоя дождя. Обычно она соответствует дефициту водопотребления культуры за вегетационный период.
Дефицит водопотребления за вегетацию, а следовательно оросительную норму, можно рассчитать по уравнению водного баланса:
Д = M = E - (Р + ΔW + Wгр), (5.2)
где
Д - дефицит водопотребления, м3/га;
M - оросительная норма, м3/га.
Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур предлагается определять по методу А.М. и С.М. Алпатьевых, основанному на эмпирической зависимости водопотребления от дефицита влажности воздуха:
Е = φ1 · 0,85 · К · ∑d, (5.3)
где
φ1 - модульный коэффициент для перехода к году расчетной обеспеченности (прил. 6);
0,85 - микроклиматическая поправка;
К - биоклиматический коэффициент, м3/га на 1 мбар;
∑d - сумма дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мбар.
Расчет суммарного водопотребления необходимо проводить по декадам вегетационного периода. При этом декадный биоклиматический коэффициент выбирается по сумме среднесуточных температур нарастающим итогом, которая определяется с поправкой на длину светового дня.
Поступление влаги с осадками за вегетацию определяется по формуле:
Р = 10 · φ2 · m · А, (5.4)
где
φ2 - модульный коэффициент для перехода к году нужной обеспеченности;
m - коэффициент использования осадков;
А - среднемноголетнее количество осадков за вегетационный период, м3/га, то есть количество осадков за вегетационный период для года 50%-й обеспеченности.
Изменение исходных влагозапасов в расчетном слое почвы, которое показывает количество воды, используемое растениями из расчетного слоя почвы за вегетацию, определяют по формуле:
ΔW = Wн - Wк = 100 · h · r · (wн - wк), (5.5)
где
Wн и Wк - запасы влаги на 1 га в расчетном слое почвы соответственно на начало и конец вегетации, м3;
h - величина расчетного слоя почвы, м;
r - плотность почвы, т/м3;
wн - влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации, % к абсолютно-сухой массе;
wк - влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации, % к абсолютно-сухой массе.
При проектировании режимов орошения влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации wн принимаются в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы, wНВ следующим образом:
- для озимых культур, многолетних трав и садов:
wн = wНВ; (5.6)
- для ранних яровых культур (зерновые и технические, корнеплоды и клубнеплоды):
wн = (0,90-0,95) · wНВ; (5.7)
- для поздних яровых и овощных культур:
wн = (0,85-0,9) · wНВ; (5.8)
Для картофеля:
wн = 0,9 · 21,8=19,62 %;
Для томата:
wн = 0,9 · 21,8=19,62 %;
Для лука:
wн = 0,9 · 22,1=20,9 %;
Влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации wк принимается равной критической влажности, которая зависит от устойчивости культур к дефициту влаги в почве и гранулометрического состава почвы. Она выражается в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы wНВ и равна:
- для песчаных и супесчаных почв:
wк = (0,50-0,65) · wНВ; (5.9)
- для суглинистых почв:
wк = (0,65-0,75) · wНВ; (5.10)
Для картофеля:
wк = 0,65 · 21,8=16,35 %;
Для томата:
wк = 0,65 · 21,8=16,35 %;
Для лука:
wк = 0,75 · 22,1=16,6 %;
- для глинистых почв:
wк = (0,75-0,80) · wНВ; (5.11)
При этом, более низкие значения соответствуют засухоустойчивым культурам (зерновым колосовым, травам), а высокие - влаголюбивым (овощи).
Расчет дефицита водного баланса по декадам и за вегетацию и определение оросительной нормы проводятся в следующей последовательности:
1. Определяются среднесуточные температуры воздуха по декадам с поправкой на длину светового дня. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду, которая принимается равной среднемесячной, умножается на поправочный коэффициент на длину светового дня.
2. Рассчитываются суммы среднесуточных температур по декадам. Для этого среднесуточная температура воздуха за декаду с поправкой на длину светового дня умножается на число дней в декаде.
3. Определяются суммы среднесуточных температур нарастающим итогом.
4. По суммам среднесуточных температур нарастающим итогом выбираются соответствующие им декадные биоклиматические коэффициенты, и определяются среднесуточные декадные дефициты влажности воздуха (принимаются равными среднемесячным).
5. Рассчитываются суммы среднесуточных дефицитов влажности воздуха по декадам.
6. По формуле (5.3) определяются декадные значения суммарного водопотребления.
7. Определяется исходный дефицит влаги в почве по формуле:
Dо = 100 ∙ h ∙r ∙ (wНВ - wн), (5.12)
Для картофеля:
Dо = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 - 19,6)=132 м3/га,
Для томата:
Dо = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 20,7)=66 м3/га,
Для лука:
Dо = 100 ∙ 0,4 ∙ 1,2 ∙ (22,1 – 20,9)=57,6 м3/га,
где wн в зависимости от сельскохозяйственной культуры определяется по одной из формул – (5.6), (5.7) или (5.8).
8. Рассчитываются декадные дефициты водного баланса. Для этого из значения суммарного водопотребления за декаду вычитается декадная сумма осадков, которая определяется по месячной сумме осадков, разделенной на 3.
9. Рассчитываются дефициты водного баланса нарастающим итогом. При этом для культур, у которых начальная влажность принимается равной влажности наименьшей влагоемкости, дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен декадному дефициту водного баланса. Для культур, у которых начальная влажность принимается по формулам (5.7) и (5.8), дефицит водного баланса нарастающим итогом за первую декаду равен сумме декадного дефицита водного баланса и исходного дефицита влаги в почве, определенного по формуле (5.12).
10. Рассчитывается оросительная норма.
Если грунтовые воды расположены глубоко и не участвуют в водном питании растений, то оросительная норма будет равна суммарному дефициту водного баланса, определенному на основании расчетов по пунктам 1-9.
При наличии подпитки со стороны грунтовых вод оросительная норма будет равна разности суммарного дефицита водного баланса и количества влаги, использованной сельскохозяйственной культурой из грунтовых вод, определенного по формуле (5.9).
Все результаты расчета дефицита водного баланса для каждой культуры севооборота сводятся в таблицу 5.1. Количество таких таблиц будет равно числу культур севооборота. Для каждой культуры таблица имеет двойную нумерацию: 5.1, 5.2 и т.д.
Расчет поливных норм
Оросительная норма подается отдельными порциями, или поливными нормами.
Поливная норма - это объем воды в м3, подаваемый на гектар орошаемой площади за один полив, который обеспечивает повышение влажности в расчетном слое почвы с нижнего предполивного порога влажности до наименьшей влагоемкости.
Поливная норма рассчитывается по формуле:
m = 100 ∙ h ∙ r ∙ (wНВ - wнпв), (5.13)
где
m - расчетная поливная норма, м3/га;
h - величина расчетного слоя почвы, м;
r - плотность расчетного слоя почвы, т/м3;
wНВ - влажность, соответствующая наименьшей влагоемкости почвы, %;
wнпв - влажность, соответствующая нижнему предполивному порогу влажности почвы, % (принимается для культур в соответствии с критической по формулам 5.9, 5.10, 5.11).
Для картофеля:
m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 16,35) = 327 = 300 м3/га;
Для томата:
m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 16,35) = 327 = 300 м3/га;
Для лука:
m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (22,1 – 16,58) = 265 = 250 м3/га;
Результаты расчета поливных норм для культур севооборота сводятся в таблицу 5.4.
Таблица 5.4
Ведомость расчета поливных норм
| Наименование расчетных величин | Культуры севооборота | ||
| лук | томаты | картофель | |
| Глубина расчетного слоя h, м | 0,4 | 0,5 | 0,5 |
| Плотность r, т/м3 | 1,2 | 1,2 | 1,2 |
| Наименьшая влагоемкость wНВ, % к абсолютно сухой массе | 22,1 | 21,8 | 21,8 |
| Влажность при нижнем пороге влажности wнпв, % к абсолютно сухой массе | 20,9 | 20,7 | 9,6 |
| Расчетная поливная норма mр, м3/га | |||
| Принятая поливная норма, м3/га |
Принятая поливная норма устанавливается на основе расчетной. При этом расчетная поливная норма округляется до величины кратной 50 м3/га в меньшую сторону. При ее назначении исходят из положения, чтобы остаточный дефицит водного баланса расчетного слоя почвы Дост. = М/ n ∙ m (n - число поливов, m - поливная норма) находился в следующих пределах:
- для многолетних трав
Дост. = (0,10 – 0,02) ∙ m; (5.14)
- для зерновых, овощных, кукурузы
Дост. = (0,9 – 1,0) ∙ m; (5.15)
Для картофеля:
Дост. = 1 ∙ 171 = 171 м3/га;
Для томата:
Дост. = 1 ∙ 233 = 233 м3/га;
Для лука:
Дост. = 1 ∙ 16 = 16 м3/га;