Качество искусственного дождя при дождевании машиной Bauer Rainstar T-61

Заключение

1. Использование для расчетов переноса влаги в почве системы уравнений, основанной на расчете движения влаги по пленкам, учитывая хорошую качественную и количественную сходимость полученных результатов моделирования с экспериментальными данными, предпочтительнее перед уравнениями диффузионного вида.

2. Введение понятия минимального объема почвы означает, что эти почвы могут быть представлены в виде пучка капилляров с характеризующим его спектром распределения пор, изотропного и однородного в объеме почвы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кащенко, Н. М. Расчет линейных польдерных систем / Н. М. Кащенко, В. П. Ковалев // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования: матер. Междунар. конф. - М., 2007. - С. 195-200.

2. Нерпин, С. Обобщение закона Дарси для случаев нелинейной фильтрации в ненасыщенных и насыщенных грунтах / С. Нерпин, Е. Хлопотенков // Доклады ВАСХНИЛ. - М.: Урожай, 1970. - С. 3-17.

3. Hallaire M. Le potential efficace de l' eau dans le sol en regime de dessechement. In «L'eau et production vegetale», I.N.R.A. Paris ed, 1964, 27-62.

4. Лундин, К. П. Исследование структурных пор торфа с помощью радиоактивных изотопов / К. П. Лундин, Л. Б. Свердлова // Мелиорация и использование осушенных земель. - Минск: Урожай,1966. - С. 48-67.

5. Диэлько-влажностные характеристики почвенных образцов с различным содержанием гумуса в сантиметровом и дециметровом диапазонах / П. П. Бобров [и др.] // Естественные науки и экология. - Ежегодник ОмГПУ. - 2001. - С. 3-7.

6. Кащенко, Н. М. Анализ применимости уравнения потенциала для моделирования работы дренажных систем / Н. М. Кащенко // Информационно-вычислительные технологии и их приложения XI Междунар. науч.-техн. конф. (МК-42-9). - Пенза, 2009. - С. 138-142.

7. Калюжный, И. Л. Экспериментальные исследования процесса водоотдачи почвы при различных скоростях изменения уровня грунтовых вод / И. Л. Калюжный, К. К. Павлова // Труды ГГИ, вып. 268, Вопросы гидрофизики почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - С. 39-50.

8. Дмитриев, С. И. К вопросу о применимости уравнения диффузии для изучения явления влагопроводности в поч-во-грунтах / С. И. Дмитриев, В. К. Нечаев // Труды ЛГМИ. - 1962. - Вып. 13. - С. 11-15.

9. Колясев, Ф. Е. Результаты исследований по движению воды в почве при различных влажностях / Ф. Е. Колясев // Сб. тр. по агрономической физике. Выпуск 4. (Под редакцией А.Ф.Иоффе.) - М.-Л.: ОГИЗ-СЕЛЬХОЗГИС, 1948. - С. 141-164.

10. Судницын, И. И. Закономерности передвижения почвенной влаги / И. И. Судницын. - М.: Наука, 1964. - 64 с.

УДК 631.347.3

В. И. ЖЕЛЯЗКО, В. М. ЛУКАШЕВИЧ

КАЧЕСТВО ИСКУССТВЕННОГО ДОЖДЯ ПРИ ДОЖДЕВАНИИ МАШИНОЙ BAUER RAINSTAR T-61

В статье представлены результаты полевых опытов по The article presents results of field research into qualitative

изучению качественных характеристик искусственного дож- characteristics of artificial rain with watering by remote-spray

дя при поливе дальнеструйным дождевальным аппаратом SR- sprinkler SR-140. We have established that the sprinkler SR-140

140. Установлено, что дождевальный аппарат SR-140 созда- provides efficient watering. Even with the largest diameter of

ет качественный полив. Даже при самом крупном диаметре sprinkling nozzle of 30 mm, the average size of drops does not

дождевального насадка 30 мм, средний размер капель не пре- exceed 1.2 mm, which positively influences both the soil and the

вышает 1,2 мм, это в свою очередь оказывает благоприятное vegetative cover. воздействие как на почву, так и на растительный покров.

Введение

Известно, что водная эрозия наносит огромный ущерб народному хозяйству, так как вместе с почвенными частицами в каналы и реки попадают минеральные удобрения, пестициды, что приводит к ухудшению качества воды. В сельском хозяйстве эрозия почвы приводит к уменьшению мощности гумусового горизонта и элементов питания растений, ухудшению физических и физико-химических свойств, что в конечном итоге ведет к снижению плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур [6, с. 32], [11, с. 140].

При орошении дождеванием смыв почвенного слоя на 40-42 % больше, чем смыв, вызванный снеготаянием. Дождь, создаваемый современными дождевальными машинами, отличается по своим параметрам от естественных осадков. Высокие энергетические показатели искусственного дождя приводят к разрушению почвенного покрова и образованию поверхностного стока, неравномерности полива, что способствует развитию, водной эрозии, переувлажнению земель и вымоканию растений в одних местах, при недостаточном их увлажнении в других, снижению плодородия орошаемых земель и неэффектив-

ному использованию водных, материально-технических, энергетических и земельных ресурсов. Эрозия почв при поливе дождеванием относится к наименее изученным видам водной эрозии [10, с. 8], [4, с. 4].

Анализ источников

В настоящее время под эрозией понимается не только смыв почвы поверхностными потоками воды, но и разрушение почвенных агрегатов каплями дождя, что называют капельной эрозией. Она предшествует и способствует развитию основного эрозионного процесса. При поливе дождевальной техникой под воздействием капель разрушается структура и образуется почвенная корка толщиной 4-6 мм, снижающая водопроницаемость на 25 %. Образующиеся при дождевании мелкие почвенные частицы, закупоривают почвенные поры, причем верхняя часть этого слоя имеет особо плотное сложение. А воздействие трехмиллиметровых капель не выдерживают большинство селькохозяйствен-ных культур [10, с. 8], [12, с. 105]. Поэтому значительное внимание следует уделять допустимым агротехническим требованиям при поливе дождеванием. Согласно агротехническим требованиям, дождь считается качественным, если диаметр капель не превышает 2,0 мм [4, с. 314], [8, с. 15].

Из анализа литературных источников установлено, что размеры капель искусственных дождей колеблются в широких пределах от (0,4 до 7 мм) в зависимости от вида применяемой дождевальной техники. При этом сила воздействия капель диаметром 3-5 мм в 4-5 раз больше, чем капель диаметром 1 мм [10, с. 8].

Сведений по изучению дождевания машиной Bauer Rainstar T-61 в литературе не установлено, поэтому проводимые опыты по определению структуры искусственного дождя, создаваемого мобильной барабанно-шланговой дождевальной установкой Bauer, представляют практический интерес.

Методы исследования

Полевые опыты проводились на опытном орошаемом поле УО БГСХА «Тушково-1» Горецкого района Могилевской области в 2012-2013 гг. Оросительная машина Bauer Rainstar T-61 оборудована дальнеструйным дождевальным аппаратом SR-140. Наблюдения за скоростью и направлением ветра проводили непосредственно на опытном участке с помощью установленного анеморумбометра. Характеристики давления на оросительной сети снимали с манометра. Крупность капель дождя определяли с помощью бумажных фильтров в 3-кратной повторности. Для этого нами были использованы обеззоленные бумажные фильтры диаметром 9 см. Пробы брали следующим образом. На обороте фильтра, предварительно слегка натертого чернильным порошком, непосредственно перед взятием пробы простым мягким карандашом записывали номер микроплощадки. Фильтр укладывали в плоскую баночку с крышкой, входили в зону дождя, располагали баночку над поверхностью земли на высоте 5-10 см нормально к траектории полета капель, открывали баночку и вновь закрывали ее после попадания 4-6 капель на фильтр. Использованные фильтры подсушивали. Далее диаметры капель дождя определяли по диаметрам отпечатков с помощью тарировочиой кривой (рис. 1).

40 35

I30

I25 ¡¡20

2 ™ 10 d

5

О 1 2 3 4 5

Диаметр капель, мм

Рис. 1. Тарировочная кривая для определения диаметра капель

Статическую обработку полученных опытных данных проводили по общепринятой методике [2, с. 166].

Основная часть

В результате проведенных опытов, направленных на определение размера капель дождя и выявление характера его распределения, установлено, что благодаря рассекателю струя воды при поливе дальнеструйным дождевальным аппаратом SR-140 распадается на капли диаметром от 0,1 мм до 2,3 мм. Но при этом распределение размера капель весьма неравномерное. Опыты показали, что с увеличением расстояния от дождевального аппарата размер капель дождя возрастал, а максимальные значения зафиксированы на расстоянии 0,7-0,8 радиуса полива дождевального аппарата.

5 0 10.0 15.0 20.0 25 0 30 0 .35 0 40.0 Удаление от дож.девапьиого аппарата, м

Рис. 2. Распределение крупности капель по мере удаления от дождевального аппарата в зависимости от диаметра насадок. Диаметр насадки равен: 1-30 мм, 2-28 мм, 3-26 мм, 4-24 мм, 5-22 мм, 6-20 мм, 7-18 мм, 8-16 мм

Наименьший диаметр капель составил 0,1 мм на расстоянии от 2,5 м до 5 м от аппарата. При этом наибольший средний диаметр капель равнялся 1,2 мм. Все поливы проводили в безветренную погоду. Угол наклона дождевального аппарата к горизонту стандартный (240). Напор оптимальный для используемых дождевальных машин в условиях Беларуси (4-5 атм.). Диаметр насадок аппарата от 16 мм до 30 мм. Также в результате опытов нами были получены крайние значения радиуса полива при поливе дождевальным аппаратом SR-140. Из рис. 2 видно, что радиус полива варьировал от 20 до 35 м (при вышеперечисленных условиях), и наибольшее его значение наблюдали при диаметре дождевальной насадки 30 мм, а наименьшее - 16 мм.

Результаты исследований показали, что крупность и распределение искусственно созданных капель зависят от диаметра дождевальной насадки. Эта зависимость хорошо прослеживается на дальнеструйных дождевальных аппаратах типа ДД, где крупность капель изменяется в пределах 1,2-3,7 мм [5, с. 85].

Таблица 1. Техническая характеристика дальнеструйных дождевальных аппаратов типа ДД

Марка Диаметр насадок, мм Средний диаметр капель, мм

ДД-15 16 22...26 1,2 1,3

ДД-30 26 30 34 1,3 1.5 1.6

ДД-50 32 36 40 2,6 2,7 3,4

ДД-80 40 46 52 3.5 3.6 3.7

Анализ табл. 1 показывает, что дождевание аппаратами ДД-50 и ДД-80, где крупность капель выше допустимых пределов, вызывает водную эрозию, разрушение почвенных агрегатов, повреждение поверхности растений, уменьшение допустимой интенсивности, уплотнение и снижение впитывающей способности почвы и, в конечном счете приводит, к снижению рентабельности производства [1, с. 30].

Дальнеструйный дождевальный аппарат SR-140 имеет в своем комплекте насадки 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 мм. Связь среднего диаметра капель с диаметром дождевальных насадок представлена на рис. 3 и характеризуется высоким корреляционным значением (0,98).

Ч 16 18 20 22 24 26 28 30

•и

О* Диаметр дождевальных насадок, мм

Рис. 3. График зависимости среднего диаметра капель от диаметра дождевальных насадок для дождевального аппарата SR-140

Наибольшее значение среднего диаметра капель 1,2 мм получили при поливе дождевальной насадкой 30 мм, а наименьшее 0,7 мм соответственно при 16 мм. Все полученные значения соответствуют допустимым агротехническим характеристикам качественного полива, что не допускает повреждения поливаемых культур при любых заменах дождевальных насадок.

Эродирующая способность дождевых капель оценивается не только размером капель, но также своей скоростью падения и силой удара дождя о почву [7, с. 288]. Скорость падения может быть и

меньше и гораздо больше скорости капель естественного дождя. Капли с высокой скоростью и, следовательно, силовым воздействием (силой удара) разрушают почвенные агрегаты, поверхность почвы скорее уплотняется, образуются лужи, начинается поверхностный сток воды, более интенсивно проходят эрозийные процессы, а также повреждается растительный покров [3, с. 36].

По общепринятым методикам [10, с. 40] были определены скорости падения дождевых капель и их силовое воздействие на почву или растительный покров при орошении дождевальным аппаратом SR-140. Для этого была использована формула [10, с. 41]:

\pi-g-d (!) А -Су

где V - скорость падения капли, м/с; d - диаметр капли, м; g - ускорение свободного падения м/с2; С - коэффициент аэродинамического сопротивления; р! - плотность воздуха при температуре +20 0С, кг/м3; р2 - плотность воды, кг/м3.

Выполненные расчеты были получены для следующих условий: диаметр дождевальной насадки 30 мм, коэффициент аэродинамического сопротивления принят равным 0,5, температура воздуха +20 0С, скорость ветра 0 м/с.

Проведенные расчеты показали, что скорость падения капель изменялась от их размера. При диаметре капель 0,1 мм скорость падения составляет 1,46 м/с и наблюдается на расстоянии до 5 м от дождевального аппарата. Максимальная скорость падения капель 7,02 м/с соответствует диаметру 2,3 мм, на расстоянии 0,7-0,8 радиуса полива. Скорость при среднем размере капель 1,2 мм соответственно 5,07 м/с.

Силовое воздействие, которое оказывают дождевые капли, определено по формуле [10, с. 42]:

р =

6К з

где Р - сила удара капли, Н; р - плотность воды, кг/м , К - коэффициент, равный 0,5; V - скорость падения капли, м/с; d - диаметр капли, м.

В табл. 2 представлены результаты полученных расчетов.

Таблица 2. Скорость и сила удара капель при дождевании аппаратом 8К-140

Диаметр капли, мм Скорость падения капли, м/с Сила удара капли, Н

0,1 1,46 0,22-10-3

1,2 5,07 38,74-10-3

2,3 7,02 272,86-10-3

Максимальное воздействие, которое может оказать дождевая капля на почву или растительный покров равняется 272,86-10"3 Н.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования показывают, что диаметр капель изменяется от 0,1 мм (в начале струи) до 2,3 мм (на расстоянии 0,7-0,8 радиуса полива), скорость падения соответственно от 1,46 м/с до 7,02 м/с. Средний параметр давления воды на почву меняется по мере удаления от места удаления насадки, т. е. от 0,22-10"3 Н в начале струи до 272,86-10"3 Н в конце.

Полученные опытные данные свидетельствует о том, что оросительная машина Bauer Rainstar T-61, имеющая дальнеструйный дождевальный аппарат SR-140, создает качественный полив. Даже при самом крупном диаметре дождевального насадка (30 мм), средний размер капель не превышает 1,2 мм, это в свою очередь оказывает благоприятное воздействие как на почву, так и на растительный покров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анженков, А. С. Предельно допустимая интенсивность дождевания при утилизационном поливе / А. С. Анженков // Мелиорация. - 2013. - №1 (69). - С. 30-36.

2. Бишоф, Э. А. Методические указания по статической обработке экспериментальных данных в мелиорации и почвоведении / Э. А. Бишоф, Г. С. Калмыков; под ред. Г. В. Нарбекова. - Л.: типография № 6, 1977. - 270 с.

3. Городничев, В. И. Полнота и достоверность оценки качества полива дождеванием / В. И. Городничев // Мелиорация и водное хозяйство. - 2011. - №4. - С. 36-38.

4. Городничев, В. И. Методы, системы управления, контроля и оценки качества работы фронтальных дождевальных машин / В. И. Городничев // ФГНУ ВНИИ «Радуга». - Коломна, 2003. - 354 с.

5. Желязко, В. И. Дождевание многолетних трав стоками свиноводческих комплексов: дис. ... канд. техн. наук: 06.01.02 / В. И. Желязко. - Горки, 1987. - 138 с.

6. Комиссаров, М. А. Эрозия почвы при орошении мобильными дождевальными установками / М. А. Комиссаров // Мелиорация и водное хозяйство. - 2011. - №3. - С. 32 - 34.

7. Митяева, Л. А. Результаты анализа основных факторов ирригационной эрозии почв, обуславливающих смыв почвы при поливе дождеванием / Л. А. Митяева // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. научн. тр. вып. 3 / под общ. ред. Ю. А. Мажайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2008. - С. 287 - 290.

8. Оросительные системы: ТКП 45-3.04-178-2009(02250). - Введ. 29.12.2009 г. № 441. - Минск: Минстройархитектура, 2010. - 70 с.

9. Снипич, Ю. Ф. Совершенствование технических средств орошения дождеванием / Ю. Ф. Снипич. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2007. - 110 с.

10. Фокин, Б. П. Современные проблемы применения многоопорных дождевальных машин / Б. П. Фокин, А. К. Носов // - Ставрополь: ФГУП СТАВНИИГиМ, 2011. - 80 с.

11. Харитонов, С. И. Влияние способов обработки и технологий орошения на водно-физические свойства дерново-подзолистых почв склоновых земель / С. И. Харитонов // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. научн. тр. вып. 3;под общ. ред. Ю. А. Мажайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2008. - С.140 - 143.

12. Шепелев, А. Е. Водопоглощающая способность почвы Ростовской области при поливе дождеванием / А. Е. Шепелев // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр. вып. 4 / под общ. ред. Ю. А. Мажайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2010. - С. 104 - 106.

УДК 631.472.71:004.051

А. В. КОЛМЫКОВ, С. М. ХАЛЬПУКОВ

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

В статье рассмотрены методические подходы определе- The article examines methodical approaches to the determina-

ния эффективности использования пахотных земель сельско- tion of efficiency of the use of arable lands of agricultural organiza-

хозяйственных организаций. Выполнена оценка производст- tions. We have estimated the production potential and established

венного потенциала и установлена эффективность использо- the efficiency of the use ofarable lands ofagricultural organizations

вания пахотных земель сельскохозяйственных организаций in Gorki district of Mogilev region. We have suggested ways of

Горецкого района Могилевской области. Предложены пути increasing the efficiency of arable lands usage. повышения эффективности использования пахотных земель.

Введение

Особая роль земли в жизни общества, присущие ей ограниченность и незаменимость в сфере материального производства и иной деятельности предопределяют объективную необходимость организации ее рационального и эффективного использования.

Сельскохозяйственные земли - это земли, систематически используемые для получения сельскохозяйственной продукции и включающие в себя пахотные, залежные, луговые земли и земли под постоянными культурами.

Современная агроэкономическая наука внесла большой вклад в изучение основных вопросов эффективного использования сельскохозяйственных земель в целом и пахотных земель - в частности.

Вместе с тем остаются недостаточно исследованными вопросы повышения эффективности использования пахотных земель в современных условиях. Изучение теории и практики организации сельскохозяйственного производства выявило необходимость дальнейших теоретических разработок по основным направлениям повышения эффективности использования пахотных земель. Целью данного исследования является совершенствование теоретических положений оценки эффективности использования пахотных земель сельскохозяйственных организаций.

Анализ источников

Теоретические и методологические вопросы эффективности использования сельскохозяйственных земель нашли свое отражение в работах К. П. Оболенского, С. Г. Овсянникова, Ф. П. Епифанова, С. Н. Волкова, А. А. Варламова, М. А. Сулина, В. Ф. Колмыкова, А. А. Попкова, Я. И. Лютого и других ученых. Для оценки эффективности использования земель названными авторами предлагаются различные показатели, которые во многих случаях не взаимосвязаны между собой и не позволяют сделать однозначный вывод об эффективности землепользования.

Так, К. П. Оболенский в качестве показателей экономической эффективности использования земли называет отношение валовой продукции, валового и чистого дохода к количеству гектаров сельскохозяйственных угодий [8]. С. Г. Овсянников называет в качестве показателей эффективности использования земли данные о выходе продукции с единицы земельной площади в натуральном и стоимостном выражении [9]. Ф. П. Епифанов предлагает определять эффективность использования земли в зависимости от продуктивности каждого угодья путем вычисления коэффициента использования сельскохозяйственных земель. Под данным показателем автор понимает отношение площади сельскохозяйственных земель, переведенной в условную пашню, к фактической площади всех сельскохо-