1. Расчет оросительной нормы

Оросительная норма (М_ор) или дефицит водного баланса – это количество воды в м³ на 1 га, которое необходимо дать растениям при поливах за весь вегетационный период, т. е. разница между суммарным водопотреблением и естественными запасами влаги в почве.

Водопотребление сельскохозяйственных культур меняется в течение вегетационного периода. Расход почвенной влаги через транспирацию и испарение с поверхности почвы за вегетационный период составляет суммарное водопотребление (Е).

Оросительную норму можно определить из уравнения водного баланса:

М_ор=Е-Р_ос-W_г-(W_п-W_у)+П, (3.1.1)

где Е - суммарное водопотребление, м³/га;

Р_ос – сумма полезных осадков за вегетацию, м³/га;

W_г - количество воды, используемое растениями за счет грунтовых вод, м³/га;

W_п и W_у – запасы почвенной влаги в корнеобитаемом слое, соответственно во время посева и уборки урожая, м³/га;

П – потери воды при поливах и на промывной режим, м³/га. м³/га;

Суммарное водопотребление (м³/га) за период вегетации можно определить по следующей формуле:

Е = kу, (3.1.2)

где k- коэффициент водопотребления, м³/га;

у – планируемый урожай, ц/га.

Суммарное водопотребление за вегетационный период можно так же определить по биоклиматическому методу, разработанному А.М. и С.М. А

Алпатьевыми.

Этот метод основан на эмпирических зависимостях суммарного водопотребления от дефицита влажности воздуха и коэффициента биологической кривой растения. Биологические кривые представляют собой зависимость суммарного водопотребления (Е) от суммы дефицитов влажности воздуха за расчетный период (∑d).

Д ля орошаемых районов рекомендуют постоянные декадные значения k, пользуясь которыми можно определить Е при условии оптимального увлажнения расчетного слоя почвы:

Е=К∑d, (3.1.3)

где Е - суммарное водопотребление, мм;

К - коэффициент биологической кривой, мм/Мб;

∑d – сумма дефицитов влажности воздуха, Мб.

Биоклиматический коэффициент представляет собой слой воды в мм, расходуемой на испарение почвой и транспирацию растениями при дефиците влажности воздуха в 1 миллибар. Его величина зависит от биологических особенностей культуры, фаз ее развития и климатических условий отдельных природных зон.

Расчет оросительной нормы производится следующим образом:

1) Составляется ведомость расчета дефицита водного баланса с/х культур. Подекадно от посева (после перехода среднесуточной температуры через 5⁰С) до конца периода водопотребления в зависимости от поливной культуры (таблица 1) устанавливаются по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции:

d- средний суточный дефицит влажности воздуха, Мб;

p- сумма осадков, мм;

t- средняя многолетняя декадная температура воздуха, ⁰С.

2) Устанавливается сумма среднесуточных дефицитов влажности

по декадам, мб:

∑d = nd (3.1.4)

Апрель: Σd=10·6,9=69мб

Май: Σd=10·9,9=99мб

Σd=10·8,0=80мб

Σd=11·10,3=113,3мб

Июнь: Σd=10·8,0=80мб

Σd=10·9,3=93мб

Σd=10·8,6=86мб

Июль: Σd=10·8,1=81мб

Σd=10·8,3=83мб

Σd=11·8,0=80мб

Август: Σd=10·8,0=80мб

Σd=10·7,5=75мб

Σd=11·6,4=70,4мб

Сентябрь: Σd=10·5,7=57мб

Σd=10·4,7=47мб

Σd=10·3,8=38мб

3) Подекадно рассчитывается количество используемых осадков при 75% обеспеченности, мм:

K_р=Ф·С_ν+1 (3.1.5)

Р₀=к_p·Р·μ (3.1.6)

K_р= -0,72·0,3+1=0,78

Р₀=0,6·0,7·Р =0,72 Р

Где µ - коэффициент использования осадков. Принимается равным для степной зоны 0,6; для лесостепной – 0,7. Выбрал μ=0,7 , т.к. Бакалинский район не находится в пределах радиуса 100км (с центром в г. Уфе). Из таблицы 2 Коэффициент вариации: С_ν=0,3. Нормированное отклонение: Ф =-0,72.

Апрель:Р₀=0,42*9=3,78 мм

Май:Р₀=0,42*11=4,62 мм

Р₀=0,42*14=5,88 мм

Р₀=0,42*17=7,14 мм

Июнь:Р₀=0,42*16=6,72 мм

Р₀=0,42*16=6,72 мм

Р₀=0,42*17=7,14 мм

Июль:Р₀=0,42*18=7,56 мм

Р₀=0,42*18=7,56 мм

Р₀=0,42*18=7,56 мм

Август:Р₀=0,42*18=7.56 мм

Р₀=0,42*17=7,14 мм

Р₀=0,42*17=7,14 мм

Сентябрь:Р₀=0,42*16=6,72 мм

Р₀=0,42*18=7,56 мм

Р₀=0,42*15=6,3 мм

4. Определяется сумма среднесуточных температур по декадам:

∑t◦ = nt◦. (3.1.7)

Апрель:∑t◦ = 10*6,5=65 ⁰С

Май:∑t◦ = 10*9,9=99 ⁰С

∑t◦ = 10*12,6=126 ⁰С

∑t◦ = 11*14,5=159,5 ⁰С

Июнь:∑t◦ = 10*16,2=162 ⁰С

∑t◦ = 10*17,4=174 ⁰С

∑t◦ = 10*18,5=185 ⁰С

Июль:∑t◦ = 10*19,2=192 ⁰С

∑t◦ = 10*19,5=195 ⁰С

∑t◦ = 11*19,2=211,2 ⁰С

Август:∑t◦ = 10*18,3=183 ⁰С

∑t◦ = 10*17,2=172 ⁰С

∑t◦ = 11*15,3=168,3 ⁰С

Сентябрь:∑t◦ = 10*12,9=129 ⁰С

∑t◦ = 10*10,5=105 ⁰С

∑t◦ = 10*8,3=83 ⁰С

4. Устанавливается подекадная сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12-часовой продолжительности дня; для чего ∑t◦ умножается на поправочные коэффициенты:

Апрель:Σt*l=65·1,21=78,65 ^oC

Май:Σt*l=99·1,28=126,72 ^oC

Σt*l=126·1,35=170^oC

Σt*l=159,5·1,37=218,2 ^oC

Июнь:Σt*l=162·1,43=231,66 ^oC

Σt*l=185·1,44=266,4 ^oC

Σt*l=174·1,44=250,56^oC

Июль:Σt*l=192·1,43=274,56 ^oC

Σt*l=195·1,38=269,1 ^oC

Σt*l=211,2·1,36=287,23 ^oC

Август:Σt*l=183·1,29=236,07 ^oC

Σt*l=172·1,26=216,72 ^oC

Σt*l=168,3·1,16=195,23 ^oC

Сентябрь:Σt*l=129·1,11=143,19 ^oC

Σt*l=105·1,04=109,2 ^oC

Σt*l=83·1,00=83 ^oC

4. О пределяется сумма температур воздуха с поправкой на длину дня за период водопотребления для каждой культуры нарастающим итогом.

Многолетние травы: 21/IV – 10/Х

Картофель: 1/V – 30/VIII

Томат: 1/IV – 20/VIII

Многолетние травы:

Апрель: ΣΣtl =79 ^oC

Май: ΣΣtl = 79+127=205^oC

ΣΣtl =205+170=375^oC

ΣΣtl =375+218=593^oC

Июнь: ΣΣtl = 593+232=825^oC

ΣΣtl =825+250=1075^oC

ΣΣtl =1075+266=1341^oC

Июль: ΣΣtl = 1341+274=1615^oC

ΣΣtl = 1615+269=1884^oC

ΣΣtl = 1884+287=2171^oC

Август: ΣΣtl = 2171+236=2407^oC

ΣΣtl = 2407+217=2624^oC

ΣΣtl =2624+195=2819^oC

Сентябрь: ΣΣtl =2819+143=2962^oC

ΣΣtl =2962+109=3071^oC

ΣΣtl =3071+83=3154^oC

Картофель:

Май:ΣΣtl = 127 ⁰С

ΣΣtl = 127+170=297^oC

ΣΣtl = 297+218=519^oC

Июнь:ΣΣtl = 519+232=751 ^oC

ΣΣtl = 751+250=1001^oC

ΣΣtl = 1001+266=1267^oC

Июль: ΣΣtl = 1267+275=1542^oC

ΣΣtl = 1542+269=1811^oC

ΣΣtl = 1811+287=2098^oC

Август: ΣΣtl = 2098+236=2334^oC

ΣΣtl = 2334+216=2551^oC

ΣΣtl = 2551+195=2746^oC

Помидоры:

Июнь: ΣΣtl = ΣΣtl = 232 ⁰С

ΣΣtl = 232+250=482^oC

ΣΣtl = 482+266=748^oC

Июль: ΣΣtl = 748+274=1023^oC

ΣΣtl = 1023+269=1292^oC

ΣΣtl = 1292+287=1579^oC

Август : ΣΣtl = 1579+236=1815^oC

ΣΣtl = 1815+216=2031^oC

Биоклиматический коэффициент (k, мм/мб) в зависимости от суммы температур нарастающим итогом.

К₀– коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности при осадках более 5 мм равен 0,19 мм/мб.

4. Суммарное испарение за декаду – определяют для периода от посева до всходов Е = k₀∑d (мм) и от всходов до конца водопотребления.

Е = k∑d. (3.1.8)

Многолетние травы:

Апрель: Е = 0,5·65=34,5 мм

Май: Е = 0,42·69=28,98 мм

Е =0,44·80=35,2 мм

Е = 0,42·113,3=47,59 мм

Июнь: Е = 0,52·80=41,6 мм

Е = 0,44·93=40,92мм

Е = 0,53·86=45,58мм

Июль: Е = 0,43·81=34,83мм

Е = 0,47·83=39,01 мм

Е = 0,52·88=45,76 мм

Август: Е = 0,44·80=35,2 мм

Е =0,48·75=36 мм

Е =0,51·70,4=35,9 мм

Сентябрь: Е =0,51·57=29,07 мм

Е =0,51·47=23,97 мм

Е =0,51·38=19,38 мм

Картофель:

Май: Е = 0,27·69=18.63мм

Е = 0,32·80=25,6мм

Е = 0,41·113,3=46,45мм

Июнь: Е = 0,46·80=36,8мм

Е = 0,47·93=43,71мм

Е = 0,44·86=37,84мм

Июль: Е = 0,37·81=29,97мм

Е = 0,31·83=25,73 мм

Е = 0,28·88=24,64 мм

Август: Е = 0,28·80=22,4 мм

Е = 0,28·75=21 мм

Е = 0,28·70,4=19,7 мм

Помидоры:

Июнь: Е = 0,3·80=24мм

Е = 0,36·93=33,48мм

Е = 0,46·86=27,14 мм

Июль: Е = 0,53·81=42,93мм

Е = 0,52·83=43,16мм

Е = 0,45·88=39,6мм

Август: Е = 0,38·80=30,6 мм

Е = 0,37·75=27,75 мм

4. Устанавливается коэффициент влагообмена, учитывающий, капиллярный подток и непосредственное использование воды корнями растений из слоев, ниже 100см. Для первой четверти вегетации γ принимается равным 1, второй – 0,95, третьей – 0,9, четвертой – 0,85. Для люцерны второго и третьего года жизни – 0,85.

В соответствии с коэффициентом γ рассчитывается, мм:

Е_γ= Е*γ. (3.1.9)

Многолетние травы:

Апрель : Е_γ =1·34,5=34,5 мм

Май: Е_γ= 1·28,98=28,98 мм

Е_γ= 1·35,2=35,2 мм

Е_γ= 1·47,59=47,59мм

Июнь: Е_γ= 0,95·41,6=39,52мм

Е_γ= 0,95·40,92=38,87мм

Е_γ= 0,95·45,58=43,3мм

Июль: 0,95·34,83=33,09мм

Е_γ= 0,9·39,01=35,11мм

Е_γ= 0,9·45,76=41,18м

Август: Е_γ=0,9·35,2=31,68мм

Е_γ= 0,9·36=32,4мм

Е_γ=0,85·35,9=30,56мм

Сентябрь: Е_γ=0,85·29,07=24,71мм

Е_γ=0,85·23,97=20,37мм

Е_γ=0,85·19,38=16,47мм

Картофель:

Май: Е_γ=1·18,63=18,63 мм

Е_γ =1·25,6=25,6мм

Е_γ=1·40,45=40,45мм

Июнь: Е_γ=0,95·34,96=34,96мм

Е_γ=0,95·41,52=41,52мм

Е_γ=0,95·35,95=35,95мм

Июль: Е_γ=0,9·29,97=26,97 мм

Е_γ=0,9·25,73=23,16мм

Е_γ=0,9·24,64=22,18мм

Август: Е_γ=0,85·22,4=19.04 мм

Е_γ=0,85·21=17,85 мм

Е_γ=0,85·19,7=16,75 мм

Помидоры:

Июнь: Е_γ=1·24=24мм

Е_γ=1·33,48=33,48мм

Е_γ=0,95·27,14=25,78мм

Июль: Е_γ=0,95·42,93=40,78мм

Е_γ=0,9·43,16=38,84мм

Е_γ=0,9·39,6=35,64мм

Август: Е_γ=0,85·30,4=25,84 мм

Е_γ=0,85·27,75=23,59 мм

4. Определяется расход влаги по декадам с поправкой на климатический коэффициент К_м, мм:

Е_м = ЕγК_м . (3.1.10)

Многолетние травы:

Апрель: Е_м = 34,5*1,0=34,5мм

Май: Е_м = 28,98*0,97=28,11мм

Е_м = 35,2*0.97=34,14мм

Е_м = 47,59*0.97=46,16мм

Июнь: Е_м = 39,52*0,95=37,54мм

Е_м = 38,87*0,95=36,93мм

Е_м = 43,3*0,95=41,13мм

Июль: Е_м = 33,09*0,95=31,44мм

Е_м = 35,11*0,95=33,35мм

Е_м = 41,18*0,95=39,12мм

Август: Е_м = 31,68*0,9=28,51мм

Е_м = 32,4*0,9=29,16мм

Е_м = 30,56*0,9=27,5мм

Сентябрь: Е_м = 24,71*0,9=22,24мм

Е_м = 20,37*0,9=18,33мм

Е_м = 16,47*0,9=14,82мм

Картофель:

Май : Е_м = 18,63*0,97=18,07мм

Е_м = 25,6*0,97=24,83мм

Е_м = 46,45*0,97=45,06мм

Июнь: Е_м = 34,96*0,95=31,46мм

Е_м = 41,52*0,95=39,44мм

Е_м = 35,95*0,95=34,15мм

Июль: Е_м = 26,97*0,95=25,62мм

Е_м = 23,16*0,95=22мм

Е_м = 22,18*0,95=21,07мм

Август: Е_м = 19,04*0,9=17,14мм

Е_м = 17,85*0,9=16,06мм

Е_м = 16,75*0,9=15,07мм

Помидоры:

Июнь: Е_м = 24*0,95=22,8мм

Е_м = 33,48*0,95=31,8мм

Е_м = 25,78*0,95=24,49мм

Июль: Е_м = 40,78*0,95=38,74мм

Е_м = 38,84*0,95=36,9мм

Е_м = 35,64*0,95=33,86мм

Август: Е_м = 25,84*0,9=23,26мм

Е_м = 23,59*0,9=21,23мм

Определяется дефицит водного баланса (ДВБ) по декадам для культур весеннего сева – со времени посева, а для многолетних трав и озимых культур – со времени возобновления вегетации. Для первой декады ДВБ рассчитывается по формуле, мм:

∆Е=Е_м-(Р₀+W_n), (3.1.11)

где W_n – продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы:

W_n = 10 h α (β_нач -β_min), (3.1.12)

где h- расчетный слой почвы, м;

α- плотность этого слоя почвы, т/м³;

β_нач- влажность расчетного слоя почвы в % в начале расчетного периода принимается равной 0,9 от наименьшей влагоемкости (НВ) для ранних культур и 0,8- для поздних;

β_min- минимально допустимая влажность принимается равной 0,65 от НВ для зерновых и 0,70 от НВ – для овощных культур и картофеля.

Для последующих декад ДВБ равен, мм:

∆Е=Е_м-(Р₀+∆W_n), (3.1.13)

где ∆W_n- переходящий (неиспользованный) продуктивный запас влаги из предыдущей декады, м³/га

Расчет для Многолетних трав:

W_n=10*1,0*1,4*(20,8-16,9)=54,6 м³/га

ΔΕ₁=34,5-(3,78+54,6)= -23,88мм

ΔΕ₂=28,11-(4,62+(-23,88))=47,37мм (3.1.14)

Так как мы получили положительные значения дефицита водного баланса, в последующих декадах расчёт следует производить по формуле

ΔΕ=Ε_м-Ρ₀ (3.1.14)

ΔΕ₃ =34,14-5,88=28,26мм

ΔΕ₄ =46,16-7,14=39,02мм

ΔΕ₅=37,54-6,72=30,82мм

ΔΕ₆=36,93-6,72=30,21мм

ΔΕ₇=41,13-7,14=33,99мм

ΔΕ₈=31,44-7,56=23,88мм

ΔΕ₉ =33,35-7,56=25,79мм

ΔΕ₁₀=39,12-7,56=31,38мм

ΔΕ₁₁=28,51-7,56=20,95мм

ΔΕ₁₂=29,16-7,14=22,02мм

ΔΕ₁₃=27,5-7,14=20,36мм

ΔΕ₁₄=22,24-6,72=15,52мм

ΔΕ₁₅=18,33-7,56=10,77мм

ΔΕ₁₆=14,82-6,3=8,52мм

Р асчет для Картофеля:

W_n=10*0,6*1,1*(30,4-26,6)=25,08м³/га

ΔΕ₁=18,07-(4,62-25,08)= -11,63мм

ΔΕ₂=24,83-(5,88+(-11,63))=19,08мм

далее расчет ведем по формуле (3.1.14)

ΔΕ₃=45,06-7,14=37,92мм

ΔΕ₄=31,46-6,72=24,74мм

ΔΕ₅=39,44-6,72=32,72мм

ΔΕ₆=34,15-7,14=27,01мм

ΔΕ₇=25,62-7,56=18,06мм

ΔΕ₈=22-11,7,56=14,14мм

ΔΕ₉=21,07-7,56=13,51мм

ΔΕ₁₀=17,14-7,56=9,58мм

ΔΕ₁₁=16,06-7,14=8,92мм

ΔΕ₁₂=15,07-7,14=7,93мм

Расчет для помидоров:

W_n=10*0,4*1,03*(32,16-28,14)=16,56 м³/га

ΔΕ₁=22,8-(6,72+16,56)= -0,04мм

ΔΕ₂=31,8-(6,72+(-0,48))=25,56мм

далее расчет ведем по формуле (3.1.14)

ΔΕ₃=24,49-7,14=17,37мм

ΔΕ₄=38,74-7,56=31,18мм

ΔΕ₅=36,9-7,56=29,34мм

ΔΕ₆=33,86-7,56=26,3мм

ΔΕ₇=23,76-7,56=15,7мм

ΔΕ₈=21,23-7,14=14,09мм

12. С декады, когда ∆Е приобретает положительное значение, до конца периода водопотребления рассчитывается ДВБ нарастающим итогом. Полученная величина переводится в м³/га (1 мм=10 м³/га), округляется до сотен м³ на га преимущественно в большую сторону и является оросительной нормой.

Многолетние травы:

Май: ΣΔΕ=47,37

ΣΔΕ=47,37+28,26=75,63мм

ΣΔΕ=75,63+39,02=114,65мм

Июнь: ΣΔΕ=114,65+30,82=145.87мм

ΣΔΕ=145,87+30,21=175,68мм

ΣΔΕ=175,68+33,99=209,67мм

Июль: ΣΔΕ=209,67+23,88=233,55мм

ΣΔΕ=233,55+25,79=259,74мм

ΣΔΕ=259,74+31,38=290,72мм

Август: ΣΔΕ=290,72+20,95=311,67мм

ΣΔΕ=311,67+22,02=333,69мм

ΣΔΕ=333,69+20,36=353,71мм

Сентябрь: ΣΔΕ=353,71+15,52=369,23мм

ΣΔΕ=369,23+10,77=380мм

ΣΔΕ=380+8,52=388,52мм

Картофель:

Май: ΣΔΕ=19,08

ΣΔΕ=19,08+37,92=57мм

Июнь:ΣΔΕ=57+24,74=81,74мм

ΣΔΕ=81,74+32,72=114,46мм

ΣΔΕ=114,46+27,01=141,47мм

Июль: ΣΔΕ=141,47+18,06=159,53мм

ΣΔΕ=159,53+14,14=173,67мм

ΣΔΕ=173,67+13,51=187,18мм

А вгуст: ΣΔΕ=187,18+9,58=196,76мм

ΣΔΕ=196,76+8,92=205,68мм

ΣΔΕ=205,68+7.93=213,61мм

Помидоры:

Июнь: ΣΔΕ=25,56

ΣΔΕ=25,56+17,35=42,91мм

Июль: ΣΔΕ=42,91+31,18=74,09мм

ΣΔΕ=74,09+29,34=103,43мм

ΣΔΕ=103,43+26,3=129,73мм

Август: ΣΔΕ=129,73+15,7=145,43мм

ΣΔΕ=145,43+14,09=159,52мм

3.2 Расчет нормы поливов и их количества

Поливная норма – это количество воды в м³на 1 га, которое необходимо дать растениям за один полив. Ее величина зависит от вида культуры и фазы ее развития, водно-физических свойств почвы, мощности почвенного слоя, содержания солей в почве, климатических и гидрогеологических условий, способа и техники полива.

Поливная норма m вегетационного полива, м³/га:

m=100hα( β_HB -βmin), (3.2.1)

где h- глубина активного слоя почвы, м;

α- объемная масса почвы, т/ м³;

β_HB- влажность почвы при наименьшей влагоемкости, %;

βmin- влажность почвы перед поливом или нижний порог оптимальной влажности почвы, %.

Для Многолетних трав:

h=1,0м

α=1,4 Т/м³

β_НВ=26%

β_нач= 0,8*β_НВ=0,8*26=20,8%

β_min= 0,65*β_НВ=0,65*26=16,9%

m_прин=100*h*α(β_НВ- β_min)=100*1*1,4(26-16,9)=1274 м³/га

Для Картофеля :

h=0,6м

α=1,1 Т/м³

β_НВ=38%

β_нач= 0,8*β_НВ=0,8*38=30,4%

β_min= 0,7*β_НВ=0,7*38=26,6%

m_прин=100*h*α(β_НВ- β_min)=100*0,6*1,1(30,4-26,6)=752 м³/га

Для Помидоров:

h=0,4м

α=1,03Т/м³

β_НВ=40,2%

β_нач= 0,8*β_НВ=0,8*40,2=32,16%

β_min= 0,7*β_НВ=0,7*40,2=28,14%

m_прин=100*h*α(β_НВ- β_min)=100*0,4*1,03(32,16-28,14)=496,8 м³/га

Таблица 3.2.1 Расчет поливных норм

Культура	h, м	α т/м	βнв, %	βнач, %	βmin, %	Wn, м3/га	m, м3/га		Mop, м3/га		n,шт
							Расч	прин	расч	прин
Мн.тр.	1,0	1,4	26	20,8	16,9	54,6	1274	1300	3885	3900	3
Картофель	0,6	1.1	38	30,4	26,6	25,08	752	750	2136	2250	3
Помидоры	0,4	1.03	40,2	32,16	32,2	16,56	497	500	1921	2000	4

Оросительная норма состоит их суммы всех поливов:

М_ор= ∑m. (3.2.2)

Если нормы поливов одинаковы, то их количество определяется соотношением:

n=M_op/m, (3.2.3)

где М_ор- оросительная норма, м³/га;

m- поливная норма, м³/га.

Для многолетних трав: n=3885/1274=3900/1300=3шт

Чтоб получить ровное количество поливов равное двум, надо изменить значения оросительной и поливной нормы:

M_op =3885≈3900 м³/га, m=1274≈1300 м³/га.

Для картофеля: n=2136/752=2250/750=3шт

Значит M_op =2136≈2250 м³/га, m=752≈750 м³/га

Для помидоров: n= 1921/497=2000/500=4шт

Значит, M_op =1921≈2000 м³/га, m=497≈500 м³/га