Особенности периодического орошения в приазовской агроклиматической зоне

ПРОБЛЕМЫ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

УДК 631.117

ОСОБЕННОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОРОШЕНИЯ В ПРИАЗОВСКОЙ АГРОКЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

© 2006 г. С.М. Васильев

Орошение дополнительных площадей, расположенных в зоне влияния крупных оросительных систем, позволит увеличить урожай сельскохозяйственной продукции, в том числе и за счет использования ранее неорошавшихся массивов. Технология периодического орошения дополнительных площадей заключается в подаче воды в соответствии с водопо-треблением выращиваемых культур и зависит от обеспеченности водного баланса. Периодическое орошение целесообразно осуществлять, используя мобильные оросительные системы (МОС), обслуживающие одно или несколько полей севооборота. МОС -это оросительная система, у которой все элементы (водозаборное сооружение, насосные станции, оросительная сеть, поливная техника) перемещаются в процессе полива непрерывно или работают позиционно в течение оросительного периода.

Режим водоподачи зависит от нормы, сроков и продолжительности поливов за оросительный период, зоны увлажнения, расхода и числа поливных агрегатов, схемы их расположения и водно-физических свойств почв. Источником периодического орошения дополнительных площадей может служить местный сток, формирующийся на площадях регулярного орошения в относительно влажные годы (25 и 50 %-й обеспеченности), а также технологические, технические и др. сбросы.

Управление режимом водораспределения и поливов сводится к определению почвенных влагозапасов дополнительно орошаемого участка на начало и конец расчетного периода. Условия влагообеспеченности культур и увлажненность местности определялись по методу Д.Н. Дашко: отношением атмосферных осадков заданной обеспеченности Ре к дефициту естественного увлажнения Е ю -Р.

К= Ре / Е ю -Р.

Согласно агроклиматическому районированию Северного Кавказа в Ростовской области по данным ФГНУ «РосНИИПМ» выделено четыре зоны увлажнения: I - восточная очень сухая, коэффициент (показатель) увлажнения К < 0,10, II - центральная полусухая (К = 0,10 - 0,15), III - юго-западная засушливая

степная (К = 0,15 - 0,20), IV - приазовская западная полузасушливая степная (К = 0,20 - 0,30). Расположение зон представлено на рис. 1.

Рис. 1. Агроклиматическое районирование Ростовской области

Границы агроклиматических зон определены по результату сочетания увлажнения и температурных полос.

Для сохранения урожайности культур в богарных условиях периодическое орошение дополнительных площадей местным стоком наиболее целесообразно осуществлять в районах, менее всего страдающих от засух. В этом случае наблюдается минимальная разность между урожайностью на богаре и на орошаемых площадях. Из рассмотренных агроклиматических зон для периодического орошения дополнительных площадей возвратными водами более всего подходит IV зона.

Площадь периодического орошения определяется в зависимости от метеорологических условий (атмосферные осадки, испаряемость, дефицит влажности, температуры воздуха и др.); размера площадей, орошаемых на государственных оросительных системах, на которых формируется местный сток; планируемой

структуры посевов на площадях постоянного орошения и планируемой структуры посевов на площадях дополнительного периодического орошения.

Назначение поливов следует определять по биоклиматическим показателям (метод А.М. и С.М. Ал-патьевых, УкрНИИГиМ). С помощью этого метода устанавливают подекадные биологические коэффициенты, отражающие расход воды культурами в зависимости от суммы дефицитов влажности воздуха. А затем из общего запаса влаги в расчетном слое почвы вычитают расход воды за декаду. Срок очередного полива устанавливают на тот период, когда запасы влаги в почве достигнут нижнего порога предполив-ной влажности. Исходные данные для расчетов получают на ближайшей метеостанции (г. Ростов н/Д). Осредненные значения биологических коэффициентов суммарного испарения основных сельскохозяйственных культур по агроклиматическим зонам Ростовской области приведены в таблице.

За критерий биологической продуктивности принимается биоклиматический потенциал, характеризующий возможность климата для сельскохозяйственного производства:

У г0 >100 С

БКП = К -,

1000

где К - отношение максимальной продуктивности в условиях достаточного увлажнения к продуктивности У г0 >100 С

при недостатке влаги; - - относительная

1000

величина биоклиматического потенциала.

Расчет кривых обеспеченности оросительных норм, средневзвешенной оросительной нормы, объем местного стока для различных лет обеспеченности и суммарные величины уменьшения расходов воды с площадей регулярного орошения в средние и средне-влажные годы проводится по общеизвестным методикам [1, 2 и др.].

Анализ данных по эксплуатации государственных оросительных систем для IV агроклиматической зоны показывает, что суммарный объем возвратных вод, без учета дренажного стока, составляет 40 - 60 % от водозабора (45 - 56 млн м3, минерализацией 0,5 - 1,5 г/дм3) в свою очередь из общего объема возвратных вод поверхностные составляют от 20 до 50 %.

Величина стока, пригодного для орошения (сред-незасушливый год 75 %-й обеспеченности), с отдельных хозяйственных массивов орошения составляет:

V = V + V

*х *п?

где Vт - транзитный сток сбросных вод из постоянной оросительной сети; Уп - сток сбросных вод с поверхности полей, из временных оросителей и поливных борозд.

Суммарная величина стока составляет:

V = Vмk + Vмр + V, ,

где Умк - сток сбросных вод из катастрофических и концевых сбросов магистральных каналов; Vыр - сток сбросных вод из межхозяйственных распределителей.

Таблица

Биологические коэффициенты суммарного испарения

Сельскохозяйственная культура I- восточная очень сухая II- центральная полусухая III -юго-западная засушливая степная IV-западная полузасушливая

Озимая пшеница 0,41 0,43 0,45 0,47

Кукуруза на зерно 0,29 0,30 0,31 0,34

Ячмень яровой 0,39 0,41 0,43 0,46

Горох 0,38 0,40 0,42 0,44

Сорго 0,27 0,28 0,30 0,33

Гречиха 0,35 0,36 0,38 0,41

Подсолнечник 0,28 0,32 0,34 0,36

Сахарная свекла 0,32 0,33 0,35 0,38

Люцерна 0,31 0,32 0,36 0,37

Овсяно-гороховая смесь 0,37 0,38 0,42 0,45

Лук 0,11 0,13 0,14 0,16

Перец 0,28 0,30 0,31 0,35

Баклажаны 0,29 0,32 0,33 0,37

Огурцы 0,34 0,35 0,36 0,40

Томаты 0,30 0,32 0,33 0,34

Капуста 0,31 0,33 0,35 0,36

Свекла столовая 0,35 0,36 0,37 0,38

Картофель весенний 0,26 0,27 0,30 0,32

В годы 50 и 25 %-й обеспеченности объем стока, пригодного для дополнительного орошения, составит

V = ¥т + ¥п + V25, 50,

где V25' 50 - дополнительный транзитный сток сбросных вод 25 или 50 %-й обеспеченности, формирующийся в результате сокращения дефицитов водопо-требления.

Площадь А дополнительного периодического орошения на хозяйственной сети при использовании местного стока зависит от средневзвешенной оросительной нормы 1„„г

А = V25, 50, 75 п / 4 * ,

Произвести полный учет природно-климатических факторов для корректировки поливных режимов и объема водоподачи практически невозможно. Поэтому используются упрощенные методы расчета. Они включают основные факторы, воздействующие на испарение. Полученные с помощью программы 8ТЛТ18Т1СЛ 6.0 коэффициенты корреляции основных природно-климатических факторов, суммарного испарения, оросительных норм и урожайности овощей для IV зоны увлажнения согласуются с данными других авторов [1, 2]. Наиболее значительное влияние на водный режим оказывает дефицит естественного увлажнения (0,99). Наибольшая теснота связей отмечена между урожайностью, испаряемостью, дефицитом естественного увлажнения и эвапотранспирацией за вегетационный период (коэффициенты корреляции соответственно: 0,69; 0,63; и 0,89). Полученные результаты свидетельствуют о невысоком влиянии оросительной нормы на урожайность на территории приазовской зоны (коэффициент корреляции - 0,56). При оценке условий тепловлагообеспеченности могут быть использованы характеристики таких факторов, как обеспеченность атмосферными осадками, дефицит естественного увлажнения, испаряемость.

Максимальный запас влаги, который можно создать при периодическом орошении характеризуется наименьшей влагоемкостью почв, которая соответствует 70 - 80% полной влагоемкости. Если влажность почвы выразить в процентах от массы сухой почвы, экологически эффективную зональную поливную норму для южных черноземов можно определять по зависимости [2]

- полив овощных культур

М

эк. эф

= Dirдоп = 100 dH (HB - 0,80 HB);

слое, г/см ; Н - расчетный слой, см; НВ - наименьшая влагоемкость, % от веса.

Значение активного (расчетного) слоя почвы Н в расчетах для IV агроклиматической зоны принимается равным: для овощных культур 0,4 - 0,5 м; для зерновых и технических 0,6 - 0,8 м; для многолетних трав 0,8 - 1,0 м.

Для увеличения глубины промачивания почвы, сохранения ее структуры и плодородия, целесообразно производить поливы овощей дробными нормами:

Б1Гдр = (0,15 - 0,45) ^ ,

где Утах - максимальный запас влаги в почве, м3/га.

Это позволит наиболее эффективно промочить корнеобитаемый слой без образования стока и разрушения структурных агрегатов слоя 0 - 50 см.

Расход воды на каждую культуру при периодическом орошении дополнительных площадей местным стоком определяют по общеизвестной формуле:

^^^М.сгор — (01гдоп Агог.пг а ) / 3,6 Т 1 ,

где Qnt.cr0p - расход оросительной воды необходимый для полива каждой культуры севооборота, л/с; АгоШ -площадь (нетто) севооборота; а - доля севооборотной площади, занятой орошаемой культурой

а — А / Агог.пь

где А - площадь дополнительного периодического орошения, рассчитывается по формуле 3; Т - продолжительность полива в течение суток, ч; I - агротехническая продолжительность полива в течение суток.

Произведение АгоШ а, представляет собой объем воды, предназначенный для полива культуры севооборота в течение / периода суток.

Поливная норма не должна превышать 0,75 минимального расхода сбросного канала Qmm во.

Минимальный расход сбросного канала определяется по зависимости:

Qmin в.о (АМ g I

о s) /1000,

- полив остальных культур

Мэк.эф — £>/Гдоп = 100 С Н (НВ - 0,75 НВ),

где Мэк.эф - экологически эффективная норма, м3/га; Оггдоп - допустимая поливная норма, при которой сток не превышает 2 %; с - объемная масса в расчетном

где А„1 - постоянно орошаемая площадь обслуживаемая сбросным каналом, га; gmin в. о - минимальная ордината модуля сбросного стока, л/с га; s - коэффициент, принимается для IV зоны равным 0,65.

При выборе способа полива учитывается характер возделываемых культур и условия их обработки (междурядная обработка и др.), рельеф местности, уклон, гидрогеологические условия (глубина залегания и минерализация грунтовых вод, хозяйственные условия).

При определении оросительной нормы (нетто) по биоклиматическому методу А.М. и С.М. Алпатьевых используют уравнение:

In, nt = а к Ъ D ф - Ре ,

где а - коэффициент, учитывающий подпитывание корневой системы растения за счет грунтовых вод (для овощных культур а = 1); к - биологический коэффициент, характеризующий роль растения, определяется опытным путем (для IV зоны - таблица);

X Б ф - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за расчетный период, мб; Ре - атмосферные осадки заданной обеспеченности.

Применение обоснованных оросительных норм при периодическом орошении позволит обойтись без устройства коллекторно -дренажной сети при условии хорошей естественной дренированности. Небольшой диапазон изменения влажности, при низкой интенсивности дождя, создает объективные условия, исключающие перенос солей из нижних горизонтов в верхние и предупреждает засоление почв.

Литература

1. Мелиорация земель и сельскохозяйственное водоснабжение: Информационный мониторинг. М., 2000. Вып. 10. Ч.1.

2. Бобченко В.И. Передвижные циклические мелиорации почв в орошаемой зоне. // Мелиорация земель в системе агропромышленного комплекса. М., 1985.

3. Федоренко В.Ф., Буклагин Д.С., Аронов Э.Л. Тенденции развития мирового сельского хозяйства в начале XXI века: Аналитический обзор. М., 2004.

4 апреля 2005 г.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия

УДК 621.313

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ МАШИН В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

© 2006 г. В.Н. Ванурин, К.А.-А. Джанибеков, С.И. Смольнякова

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором являются самыми массовыми электрическими машинами. Они входят в состав электроприводов большей части стационарной техники, а с полупроводниковыми преобразователями частоты составляют основу современного регулируемого электропривода.

Обратимость электрических машин позволяет создавать на основе короткозамкнутых двигателей и конденсаторов простые по исполнению генераторы автономных электростанций. Асинхронные генераторы характеризуются малой удельной массой, малыми габаритами, отсутствием скользящих контактов, прочностью ротора. Основной фактор, сдерживающий их широкое применение, обусловлен необходимостью регулирования тока возбуждения при нагрузке и в большей мере при наличии в токе нагрузки реактивной составляющей, размагничивающей генератор. В отдельных случаях фактор размагничивания генератора устраним путём использования приёмников электрической энергии с подключенными к ним индивидуальными конденсаторами [1-6].

Статорные обмотки с соотношением ЭДС на выводах 1,73/1,0 с некоторыми особенностями последовательности соединения фаз в треугольник (рис. 1 и 2) могут служить и в качестве обмоток многофункциональных асинхронных машин, приспособленных для привода техники, для преобразования напряжения питающей сети и для генераторного режима работы с конденсаторным возбуждением. При обеих последовательностях соединения фаз в треугольник реакция МДС от тока нагрузки одинакова.

Н В Н В В

ОН Н

Рис. 1. Схема обмотки, токи нагрузки и реакция МДС при активной и активно-индуктивной нагрузке при соединении фаз в последовательности А, В, С

а

в