Определить величину остаточного дефицита водного баланса расчетного слоя почвы

Водный баланс почвы

Водным балансом почвы называется количественное выражение совокупности всех видов поступления влаги в почву, ее расходования и изменения влагозапасов. Баланс почвенной влаги составляется для определенного слоя почвы за определенный промежуток времени. Чаще всего он составляется для одного гектара и выражается в м 3 /га или в мм слоя воды.

Баланс влаги представляется в виде уравнения, в котором изменения влагозапасов приравниваются к разности между приходными и расходными составляющими.

Основные приходные составляющие следующие: атмосферные осадки (О_с), приток поверхностных вод со стороны (П), капиллярное подпитывание со стороны грунтовых вод (Г), конденсация парообразной влаги, поступающей из атмосферы (К), поступление поливных вод (М). Основные расходные составляющие: сток поверхностных вод за пределы балансовой площади (С), испарение с поверхности почвы (Е_ф), отбор влаги растениями на транспирацию (Е_m) просачивание части влаги в глубжезалегающие слои (В).

В этих составляющих не учитывается горизонтальный приток и отток почвенной влаги, имеющий сравнительно небольшую величину. С учетом принятых обозначений уравнение водного баланса имеет следующий вид:

где ∆W=W_к–W_н, т.е. накопление запасов влаги в определенном слое почвы за определенный промежуток времени, равный разности между конечным W_к и начальными запасами W_н.

На орошаемых землях при правильно организованных поливах отсутствует приток поверхностных вод со сторон и сток поливных вод, мало поступает влаги в результате конденсации. Если обозначить Е_с=Е_ф+Е_m, что равно суммарному расходованию влаги на испарение; Г–В=g, что представляет собой суммарный влагообмен между почвенным слоем и его подстилающими слоями, то из уравнения баланса можно получить выражение для определения потребности в поливной воде за вегетацию (оросительной нормы): М=Е_с–О_с–g+∆W.

Балансовые расчеты и исследования имеют большое значение при изучении водного режима почв и назначений мероприятий для его улучшения. Количественный анализ составляющих баланса позволяет выявить его основные приходные или расходные статьи. При избыточном увлажнении, например, это дает возможность наметить правильные методы осушения.

Балансовые расчеты позволяют установить потребность в орошении, как это было показано выше, определить роль грунтовых вод в формировании почвы. Уравнения водного баланса используют для прогноза изменения водного режима почвы при изменении внешних условий (орошение, осушение и т.д.).

Баланс влаги можно составлять для разных периодов, например за время исследований водного режима в полевых условиях, за конкретный вегетационный период, за год. Для обобщенной оценки водного режима местности баланс можно составлять за многолетний период. В этом случае используют средние многолетние данные об атмосферных осадках, испарении и других составляющих баланса. Можно допустить, что в среднем за год в почвенном слое не происходит изменений в содержании влаги (∆W=0).

При организации воднобалансовых исследований необходимы наблюдения за всеми его составляющими. В этом случае невязка баланса позволяет определить точность исследований. Иногда практикуемое определение одной составляющей из уравнения баланса может привести к значительным погрешностям, так как ошибки измерений всех составляющих накладываются на неизвестную составляющую баланса.

Источник

Водный баланс почвы

Водным балансом почвы называется количественное выражение совокупности всех видов поступления влаги в почву, ее расходования и изменения влагозапасов. Баланс почвенной влаги составляется для определенного слоя почвы за определенный промежуток времени. Чаще всего он составляется для одного гектара и выражается в м 3 /га или в мм слоя воды.

Баланс влаги представляется в виде уравнения, в котором изменения влагозапасов приравниваются к разности между приходными и расходными составляющими.

Основные приходные составляющие следующие: атмосферные осадки (О_с), приток поверхностных вод со стороны (П), капиллярное подпитывание со стороны грунтовых вод (Г), конденсация парообразной влаги, поступающей из атмосферы (К), поступление поливных вод (М). Основные расходные составляющие: сток поверхностных вод за пределы балансовой площади (С), испарение с поверхности почвы (Е_ф), отбор влаги растениями на транспирацию (Е_m) просачивание части влаги в глубжезалегающие слои (В).

В этих составляющих не учитывается горизонтальный приток и отток почвенной влаги, имеющий сравнительно небольшую величину. С учетом принятых обозначений уравнение водного баланса имеет следующий вид:

где ∆W=W_к–W_н, т.е. накопление запасов влаги в определенном слое почвы за определенный промежуток времени, равный разности между конечным W_к и начальными запасами W_н.

На орошаемых землях при правильно организованных поливах отсутствует приток поверхностных вод со сторон и сток поливных вод, мало поступает влаги в результате конденсации. Если обозначить Е_с=Е_ф+Е_m, что равно суммарному расходованию влаги на испарение; Г–В=g, что представляет собой суммарный влагообмен между почвенным слоем и его подстилающими слоями, то из уравнения баланса можно получить выражение для определения потребности в поливной воде за вегетацию (оросительной нормы): М=Е_с–О_с–g+∆W.

Балансовые расчеты и исследования имеют большое значение при изучении водного режима почв и назначений мероприятий для его улучшения. Количественный анализ составляющих баланса позволяет выявить его основные приходные или расходные статьи. При избыточном увлажнении, например, это дает возможность наметить правильные методы осушения.

Балансовые расчеты позволяют установить потребность в орошении, как это было показано выше, определить роль грунтовых вод в формировании почвы. Уравнения водного баланса используют для прогноза изменения водного режима почвы при изменении внешних условий (орошение, осушение и т.д.).

Баланс влаги можно составлять для разных периодов, например за время исследований водного режима в полевых условиях, за конкретный вегетационный период, за год. Для обобщенной оценки водного режима местности баланс можно составлять за многолетний период. В этом случае используют средние многолетние данные об атмосферных осадках, испарении и других составляющих баланса. Можно допустить, что в среднем за год в почвенном слое не происходит изменений в содержании влаги (∆W=0).

При организации воднобалансовых исследований необходимы наблюдения за всеми его составляющими. В этом случае невязка баланса позволяет определить точность исследований. Иногда практикуемое определение одной составляющей из уравнения баланса может привести к значительным погрешностям, так как ошибки измерений всех составляющих накладываются на неизвестную составляющую баланса.

Источник

Расчет дефицитов водного баланса почв на период вегетации сельхозкультур 8-ми польного орошаемого севооборота по методикам С.М. Алпатьева

Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2012 в 21:51, курсовая работа

Краткое описание

Кратко описывается климат района проектирования по ближайшей метеостанции (минимальные и максимальные температуры воздуха, среднемноголетние температуры воздуха и дефициты влажности воздуха), а также глубину промерзания грунта, толщину снежного покрова, преимущественное направление и скорость ветра в вегетационный период. Эти данные берутся из агроклиматических справочников, СНиП, а также из данных методических указаний

Оглавление

Климатические характеристики района……………………………………………3
Состав севооборота……………………………………………………………………4
Расчет режима орошения и техники полива с/х культур…………………………5
Таблица рекомендованных сроков и норм поливов с/х культур……………..…8
Определение тарифов на воду, подаваемую управлениями оросительных систем фермерскими хозяйствами для орошения сельскохозяйственных культур……………………………………………………………………………. 9
Вычисление оросительной нормы по методике А.Н.Костякова……………….11
Расчета режима орошения…………………………………………….12
Таблица сравнения оросительных норм по Алпатьеву и Костякову………….13
Литература…………………………………………………………………………..…14

Файлы: 1 файл

РГР по БЛАЖКУ ШЕВА.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра энергетического и водного хозяйства

эксплуатация гидромелиоративных систем

«Расчет дефицитов водного баланса почв на период вегетации сельхозкультур 8-ми польного орошаемого севооборота по методикам С.М. Алпатьева и А.Н.Костякова»

1. Климатические характеристики района……………………………………………3
2. Состав севооборота………………………………………………… …………………4
3. Расчет режима орошения и техники полива с/х культур…………………………5
4. Таблица рекомендованных сроков и норм поливов с/х культур……………..…8
5. Определение тарифов на воду, подаваемую управлениями оросительных систем фермерскими хозяйствами для орошения сельскохозяйственных культур…………………………………………………………… ………………. 9
6. Вычисление оросительной нормы по методике А.Н.Костякова……………….11
7. Расчета режима орошения…………………………………………….12
8. Таблица сравнения оросительных норм по Алпатьеву и Костякову………….13
9. Литература…………………………………………………… ……………………..…14

Климатические характеристики района

Климат.

Кратко описывается климат района проектирования по ближайшей метеостанции (минимальные и максимальные температуры воздуха, среднемноголетние температуры воздуха и дефициты влажности воздуха), а также глубину промерзания грунта, толщину снежного покрова, преимущественное направление и скорость ветра в вегетационный период. Эти данные берутся из агроклиматических справочников, СНиП, а также из данных методических указаний

Климатические показатели по основным метеостанцияциям Одесской области.

Продолжительность периода с температурой рой воздуха более 10°С.

Сумма положительных температур выше 10°С.

Средняя температура воздуха в 13 часов за июль, °С.

Годовой максимум температуры воздуха, °С.

Средний из абсолютных годовых минимумов температуры, °С.

Абсолютный минимум температуры, °С.

Сумма осадков, мм.

Средняя из максимальных декадных высот снежного покрова, см

за период с температурой более 10°С.

Почвы и их характеристики.

Почвенный покров (тип почвы, объемная масса, наименьшая влагоёмкость, скорость впитывания воды в почву в первый час, максимальная гигроскопичность и т.д.) описывается по данным методических указаний и по материалам агроклиматических и почвенных справочников в соответствии с типом почвенного покрова проектируемого участка.

Водно-физические показатели почвы

Глубина слоя, см

Объемная масса g, г/м 3

Удельная масса, г/м 3

Наименьшая влагоемкость b, %

Исходные данные для проектирования.

Средний декадный дефицит влажности воздуха (мб).

Среднее декадное количество осадков, в мм.

Средняя декадная температура воздуха, ºС.

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ОРОШЕНИЯ.

В данном проекте орошаемые земли используются под выращивание различных сельскохозяйственных культур.

Научно-обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и пара по полям во времени называется севооборотом. По сравнению с монокультурой севооборот обеспечивает восстановление и повышение плодородия почвы, и рациональное использование земельных ресурсов.

В данном проекте использован кормовой севооборот.

Севооборот принимаем восьмипольным. Размеры полей определяются с учетом размещения оросительной техники и сложившегося землепользования.

РАСЧЕТ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ И ТЕХНИКИ ПОЛИВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

Режимом орошения сельскохозяйственных культур называется совокупность числа, норм и сроков полива.

Расчет режима орошения ведущей культуры севооборота.

Режим орошения-совокупность сроков и норм поливов.

Поливная норма-кол-во воды ,которое необходимо подать на 1 га орошаемой площади за 1 полив.

Оросительная норма-кол-во воды ,которое необходимо подать на 1 га орошаемой площади за весь период вегитации.

Основой расчета режима орошения является определение оросительных норм для каждой культуры в севообороте.

Согласно СНиП 2.06.03-85 п.п. 2.3: «Оросительная норма нетто I_nnt для данной сельскохозяйственной культуры должна восполнять дефицит влаги в естественном водном балансе d_wb в данных метеорологических условиях и технические потери воды на орошаемом поле V_lt в результате инфильтрации ниже расчетного слоя почвы, сброса воды за пределы поля, испарения в процессе полива.

Оросительную норму нетто I_nnt определяем по формуле:

где: d_wb — дефицит влаги в водном балансе, мм, определяемый по формуле:

здесь: Et_grop — эвапотранспирация (транспирация растений и испарение с

поверхности почвы), мм;

P_e — эффективные осадки, мм;

q — подпитывание расчетного слоя подземными водами, мм».

Расчет Et_grop производим для одной из восьми основных сельскохозяйственных культур (люцерна), для которой рассчитаны биологические коэффициенты по биоклиматическому методу А. М. Алпатьева и С. М. Алпатьева по формуле:

где:k_б — коэф. биологической кривоймм/мб;

Sdn — сумма дефицитов влажности воздуха за декаду, мб

Расчет сводим в таблицу.

При этом следуетучитывать, что при залегании грунтовых вод глубже 3 м от поверхности, согласно рекомендациям УкрНИИГиМа коэффициент подпитывания g — принимается в первую четверть вегетационного периода равным — 1,0, во вторую – 0,95, в третью – 0,90 и в последнюю – 0,85.

Недостаток влаги, который необходимо внести поливами, определяется как водопотребление с учетом коэффициента подпитывания за минусом осадков с климатической поправкой. Сумма вычисленных дефицитов и составляет оросительную норму. В данном случае 1.Люцерна 367,0 мм или 3670м 3 /га (1 мм = 10 м 3 /га).

Источник

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)

Д — дефицит водопотребления, м 3 /га;

M — оросительная норма, м 3 /га.

Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур предлагается определять по методу А.М. и С.М. Алпатьевых, основанному на эмпирической зависимости водопотребления от дефицита влажности воздуха:

φ₁ — модульный коэффициент для перехода к году расчетной обеспеченности (прил. 6);

0,85 — микроклиматическая поправка;

К — биоклиматический коэффициент, м 3 /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:

φ₂ — модульный коэффициент для перехода к году нужной обеспеченности;

m — коэффициент использования осадков;

А — среднемноголетнее количество осадков за вегетационный период, м 3 /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:

W_н и W_к — запасы влаги на 1 га в расчетном слое почвы соответственно на начало и конец вегетации, м 3 ;

h — величина расчетного слоя почвы, м;

r — плотность почвы, т/м 3 ;

w_н — влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации, % к абсолютно-сухой массе;

w_к — влажность расчетного слоя почвы в конце вегетации, % к абсолютно-сухой массе.

При проектировании режимов орошения влажность расчетного слоя почвы в начале вегетации w_н принимаются в долях к влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости почвы, w_НВ следующим образом:

— для озимых культур, многолетних трав и садов:

— для ранних яровых культур (зерновые и технические, корнеплоды и клубнеплоды):

— для поздних яровых и овощных культур:

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 w_НВ и равна:

— для песчаных и супесчаных почв:

— для суглинистых почв:

— для глинистых почв:

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:

D_о = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 — 19,6)=132 м 3 /га,

D_о = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 20,7)=66 м 3 /га,

D_о = 100 ∙ 0,4 ∙ 1,2 ∙ (22,1 – 20,9)=57,6 м 3 /га,

где w_н 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 м 3 , 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 — расчетная поливная норма, м 3 /га;

h — величина расчетного слоя почвы, м;

r — плотность расчетного слоя почвы, т/м 3 ;

w_НВ — влажность, соответствующая наименьшей влагоемкости почвы, %;

w_нпв — влажность, соответствующая нижнему предполивному порогу влажности почвы, % (принимается для культур в соответствии с критической по формулам 5.9, 5.10, 5.11).

m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 16,35) = 327 = 300 м 3 /га;

m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (21,8 – 16,35) = 327 = 300 м 3 /га;

m = 100 ∙ 0,5 ∙ 1,2 ∙ (22,1 – 16,58) = 265 = 250 м 3 /га;

Результаты расчета поливных норм для культур севооборота сводятся в таблицу 5.4.

Ведомость расчета поливных норм

Принятая поливная норма устанавливается на основе расчетной. При этом расчетная поливная норма округляется до величины кратной 50 м 3 /га в меньшую сторону. При ее назначении исходят из положения, чтобы остаточный дефицит водного баланса расчетного слоя почвы Д_ост. = М/ n ∙ m (n — число поливов, m — поливная норма) находился в следующих пределах:

— для многолетних трав

— для зерновых, овощных, кукурузы

Д_ост. = 1 ∙ 171 = 171 м 3 /га;

Д_ост. = 1 ∙ 233 = 233 м 3 /га;

Д_ост. = 1 ∙ 16 = 16 м 3 /га;

Источник