Автореферат (1151677), страница 7
Текст из файла (страница 7)
По измерениям разности давлений на торцах образца почвы(регулируемой выпускным окном) и расхода газа Q рассчитывают удельнуюповерхность.Принцип работы устройства для определения пористости основан научете сохранения массы воздуха при его нагнетании в поровое пространство изобласти с повышенным давлением (рис.
16).компрессоркранманометр21почваРисунок 16 – Схема устройства определения пористостиПри таком измерении пористости можно задать на порядок большуюразность давлений, чем в методе расширения порового воздуха в областьпониженного давления и, соответственно, на порядок снизить относительнуюошибку измерений. Запишем уравнения состояния газа:mp атмVпор = 0 RT- для сосуда с почвой,μm- для пустого сосуда, (38)pдобVсосуда = 1 RTμm + m1- после соединения,p уст (Vпор + Vсосуда ) = 0RTμгде m0 - масса порового газа в сосуде с образцом; m1 - масса газа в сосуде 2; μ молярная масса воздуха; ратм - атмосферное давление; R - универсальная газовая30постоянная; рдоб – нагнетаемое давление; руст – установившееся давление; T температура.Решая систему (38) и учитывая, что пористость П=Vпор /Vсосуда , запишем:Vпорpдоб − p уст.(39)Π==Vсосуда p уст − p атмДля учета объема соединительных трубок предварительно проделываютопыт с непористым образцом. При измерении пористости должна бытьрассчитана влажность почвы w.
В итоге общая пористость почвы равна П0 = П+w.Почвенные образцы имеют объем 500см3, давление измеряется манометромс ценой деления 0,05 атм. Это позволяет получить значения пористости сотносительной средней ошибкой около 1%. Отбор разных образцов, с одной и тойже глубины, на расстоянии 0,5 м друг от друга с ошибкой около 2%.Устройство для получения компрессионных кривых.Закономерности деформирования почвы определялись вдавливаниемдеформаторов (штампов) цилиндрических и круглых форм без возможностибокового расширения. Полученные зависимости давления на почву от глубиныпогружения штампов, их формы и скорости погружения позволяют находитьмодуль деформации почвы и время последействия.
Действие переменнойнагрузки F производит вертикальное перемещение штампа и, соответственно,осадку образца. Зависимость коэффициента пористости почвы от сжимающегонапряжения - компрессионная кривая строится по результатам испытаний.Профилемер и определение степени крошения, гребнистости иравномерности поверхности.Для упрощения и повышения точности определения размеров неровностейповерхности почвы предлагается использовать лазерный датчик расстояния.Данные получают с кругового профиля радиуса R исследуемой поверхностипочвы, строят развертку этого профиля и анализируют в виде y(t)=ε(t)+k(t)+s(t),где ε(t) - агрегаты, k(t) - борозды, s(t) – наклон поверхности.Устройство для определения значения влажности «нерастворяющего»солей состояния (определение постоянной Б.В.Дерягина) состоит изкерамического тонкостенного цилиндра, который заполняют исследуемой почвой,к которой через подпружиненные электроды подводят электрический ток.После того как сила тока станет равной нулю электроды отсоединяются,измеряется остаточная объемная влажность w0 и определяется искомаяпостоянная.Обработку экспериментальных данных проводили при помощиэлектронных таблиц Calc пакета LibreOffice, статистическую обработкуизображений при помощи разработанных нами программ и программыSigmaScan.Графическиезависимостиэкспериментальныхданныхаппроксимированы с использованием систем компьютерной математикиMAXIMA и Octave, при этом статистическая значимость уравнений проверялась спомощью F-критерия Фишера, а значимость расхождения между теоретическимии экспериментальными данными с помощью критерия Пирсона χ2.31В шестой главе «Реализация результатов исследований и ихэкономическая эффективность» названы производственные объекты внедренияразработанных результаты реализации экспериментальных исследованийпроведенных: 1) при оценке мелиоративных мероприятий летом-осенью 2013 г.на черноземах СХПК «Труд» Батыревского, весной 2012-2013 гг.
на светло-серойи серой лесных почвах ООО «Сормово» Канашского и весной-летом 2001-2004 гг.на светло-серой почве ЗАО «Прогресс» Чебоксарского районов ЧувашскойРеспублики; 2) в ходе проектных и изыскательских работ по реконструкциимежхозяйственной оросительной системы «Дружба», Канашского районаЧувашской Республики. Исследования проводились в 2015 г согласно плану работФГБУ «Управление мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабженияпо Чувашской Республике». Для реализации необходимо было определитьводный режим почв, а также провести почвенно-мелиоративные изыскания(определение удельной поверхности, пористости, функции влагопроводности,определение норм эрозионно безопасного полива), учитывая планируемыйсевооборот и гидрофизические и гидрологические характеристики почв намелиорируемых землях.Исследование качества крошения почвОценка качества крошения почвы проводилась для различных фрез вразличных режимах работы.
Для проверки адекватности измерений размерыполучившихся почвенных агрегатов параллельно измерялись разработаннойпрограммой, путем обработки изображений почвы после рыхления. Результатыоценки приведены в таблице 3.Таблица 3 - Значения эффективных размеров агрегатовМарка фрезыМежагрегатнаяпористостьФП-1,5ФН-2,8ФН-3ФН-1,2ФН-1,2ММПТ-1,2ФБН-1,5ФБН-1,5*0,32±0,030,51±0,040,60±0,050,24±0,030,33±0,030,35±0,040,32±0,020,42±0,03ФП-1,5ФН-2,8ФН-3ФН-1,2ФН-1,2ММПТ-1,2ФБН-1,5ФБН-1,5*0,29±0,030,41±0,030,48±0,060,20±0,020,25±0,040,21±0,020,22±0,030,34±0,03УдельнаяЭффективныйповерхностьразмер,2 3агрегатов, м /м10-3 мСветло-серая лесная почва253,8±54,12,6±0,8266,4±49,72,3±0,5241,7±48,82,4±0,5136,5±29,23,8±1,0160,5±30,94,6±0,7249,7±49,42,4±0,6173,8±25,33,5±0,8221,4±36,42,8±0,7Серая лесная почва231,1±41,12,8±0,6232,8±48,92,8±0,5205,7±36,52,6±0,598,4±18,74,6±0,9112,0±25,44,5±0,7189,5±31,33,6±0,6167,6±27,62,9±0,8202,8±43,63,3±0,9Средний размер(нейронныесети), 10-3 м2,22±0,302,00±0,242,14±0,233,52±0,444,22±0,592,02±0,243,56±0,402,70±0,313,13±0,323,01±0,252,48±0,264,22±0,404,52±0,714,11±0,462,66±0,323,37±0,28Влажность оптимального для обработки состояния почвы – «спелости»,вычислялась с помощью кривой липкости почв.
Затем проводилось сравнение32влияния влажности почвы на качество крошения путем построения эмпирическихфункций F*(d) распределения числа агрегатов от размера.4,00м /с )3,50-54,50к о э ф .ф и л ь тр а ц и и (1 0к о э ф .о б ъ е м н о го с м я ти я t (Н /м м3 )Исследование влияния уплотняющего воздействия техники напараметры впитывания воды при орошенииАнтропогенное уплотнение на землях, отведенных под зерновые и другиесельскохозяйственные культуры, в большинстве своем появляется припрохождении машинно-тракторных агрегатов.
Обоснование дождевальнойтехники имеет лимитирующий фактор в виде допустимой интенсивности дождя.Выбор путей решения в виде снижения интенсивности дождя, величиныполивной нормы и т.п. должен основываться на учете конкретных условий, вкоторых находится почва.На рисунке 17 представлены сравнительные данные об оценке уплотнениядля тракторов с конструкционными различиями ходовых систем и разныхвесовых параметров (Агромаш 90ТГ, К-701, Т-150, почва темно серая леснаяΩ=62,2 м2/г, ρsf =2,61 г/см3, первоначальная плотность ρ=1,03 г/см3).3,002,502,001,501,000,500,0001020302018161412до проходаАгромаш 90ТГ1086420Т-150К 70104010203040глубина (см)глубина (см)Рисунок 17 – Анализ уплотнения по значениям коэффициента фильтрации иобъемного смятия0,50в л аж н о сть ( м 3 /м 3 )в л а ж н о с ть ( м 3 /м 3 )0,500,450,400,350,300,250,45начальная30 минут0,4060 минут0,35120 минут0,300,2501020глубина (см)3040010203040глубина (см)Рисунок 18 – Впитывание воды(слева без уплотненного слоя, справа – в следе Агромаш 90ТГ)33Из рисунка 17 видно, что значения коэффициента фильтрации икоэффициента объемного смятия обладают большой информативностью приоценке уплотнения, что позволяет точно локализовать уплотненный слой.Влияние появления уплотненного слоя на впитывание воды придождевании можно наблюдать даже после прохождения трактора Агромаш 90ТГоказавшего в рассматриваемом случае наименьшее воздействие на почву.
Нарисунке 18 приведены профили увлажнения почвы при дождевании на участкахподвергшихся и не подвергшихся проходу техники.Исследование липкости и сил тренияПолучены зависимости липкости и сил трения для черноземов СХПК«Труд» Батыревского района, светло-серой и серой лесных почв ООО «Сормово»Канашского района и светло-серой почвы ЗАО «Прогресс» Чебоксарского районаЧувашской Республики. По влажности начального прилипания определены«спелое» состояние почвы, при котором механическое воздействие на почвунаиболее эффективно.
По влажности максимального прилипания определенысостояния почвы, при которых механическое воздействие на почву неэффективно. В таблице 4 приведены значения влажности, при которойнаблюдается начальное и максимальное прилипание для некоторых типов почвЧувашской республики.Таблица 4 – Влажности начального и максимального прилипания (м3/м3)ПочваСветло серая леснаяТемно серая леснаяЧернозем выщелоченныйПочваСветло серая леснаяТемно серая леснаяЧернозем выщелоченныйначальное прилипаниеаэродин. метод0,31±0,050,34±0,040,38±0,06максимальное прилипаниеаэродин. метод0,36±0,040,40±0,050,44±0,06эксперимент0,30±0,040,33±0,050,36±0,04эксперимент0,35±0,030,38±0,060,43±0,04Оценка экономическая эффективности разработанных оригинальныхтехнических решенийЭффективность применение аэродинамического метода оценивается путемэкономии времени при построение основной гидрофизической характеристики(ОГХ).
При известном методе центрифугирования этот процесс занимает 8-9часов, при применении аэродинамического метода не более 1 часа от моментавзятия проб до готовой ОГХ почвы, т.е. на 7-8 часов меньше. При среднечасовойоплате труда в 112 рублей/ч это дает экономию 784-896 рублей.Исследование режимовработыпочвообрабатывающихагрегатов(крошение/скорость) на различных типах почв позволило определять наиболееэффективные интервалы влажности, при которых при среднем расходе топлива от4,1 до 17 л/га экономится от 0,16 до 0,68 л/га.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
