Диссертация (1151678), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Полученные зависимости давления на почву отглубины погружения штампов, их формы и скорости погружения позволяютнаходить модуль деформации почвы и время последействия [34, 55, 87]. Вработе использован цилиндрический штамп, размер которого обусловленгабаритами кассеты с почвой.Уплотнение и осадка почвы вызывается действием на деформаторприложенной вертикальной нагрузки F. Объем почвенных пор уменьшаетсяиз-за более близкого (компактного) размещения частиц.
Перераспределенияпочвенной влаги и изменения толщины водных плёнок и формы менисков.Происходит выжимание воды из пор.Результатыэкспериментовпредставляютсяграфическиввидезависимости пористости (П) от приложенной силы (F) или сжимающегонапряжения (E=F/S) - компрессионной кривой. Различие компрессионныхкривых связано с наличием различных для разных диапазонов влажности иудельной поверхности связей между частицами почвы обуславливающих еереологические свойства.5.2.5.
Профилограф и определение степени крошения и равномерностиповерхностиСогласно ГОСТ 16265-89 «Земледелие. Термины и определения» подтермином выравнивание почвы понимается «Технологическая операция,205обеспечивающая уменьшение размеров неровностей поверхности почвы»,под термином глыбистость поверхности пашни «Показатель качестваобработки почвы, выражающий процентное отношение суммарной площадиглыб на участке ко всей его площади», под термином гребневание почвы«Приемобработкипочвы,обеспечивающийсозданиегребнейнаповерхности почвы», под термином гребнистость пашни «Показателькачества обработки почвы, характеризующий выравненность поверхностипашни»Для повышения точности и упрощения определения характеристикнеровностей (числа и размеров) поверхности элементарной площадки почвыв полевых условиях эффективно использовать разработанный совместно сВасильевым С.А.
(Чувашская ГСХА) бесконтактный профилограф (рисунок5.6). Поток информации от датчика поступает непосредственно накомпьютер через кабель.С помощью профилографа возможно получение информации опрофиле поверхности почвы, глыбистости, уклоне исследуемого участкаотносительногоризонта.Высокаяточностьлазерногодатчикабесконтактного профилографа позволяет использовать его для оценкиразмера почвенных агрегатов.1 - основание со стержнями,2 - ось,3 - энкодер – угловой датчик,4 - подвижное плечо,5 - противовес,6 - лазерный датчик,7 - стержень,8 - блок обработки сигналов,9 - ноутбук,10 - уровень.Рисунок 5.6 – Схема бесконтактного профилографа206Вращением плеча, получают данные о расстоянии от поверхности додатчика.Экспериментальнаялиниястроитсявкоординатахy(t)(относительная высота точки – расстояние вдоль окружности). Профильповерхности определяют по окружности, описываемой плечом, строятразвертку этого профиля и для нее подбирают косинусоиду методомнаименьших квадратов.Длина телескопического плеча меняется соответственно величиненеровностей поверхности поля, т.е.
соответственно состоянию почвы послеобработки (для вспашки - больше, для посева – меньше). По завершениюоборота проводят анализ полученных статистических данных.Величину вертикального перемещения относительно угла поворотаустройства для абсолютно гладкой наклонной поверхности, согласнорасчетной схемы (рисунок 5.10), определяют по формулеh=R tgϕ (1-cosγ),(5.2.11)где R – радиус окружности описываемой роликом (вылет телескопическогоплеча), м; α – угол уклона элементарной площадки, град; γ – угол поворота отисходного положения телескопического плеча, град.Значения исследуемой функции y(t)=s(t) (англ.
Slope - наклон) нарисунке показаны пунктиром. t - координата, отмеренная вдоль окружности.В качестве начальной используем точку имеющую наибольшуювысоту. В случае идеально плоского склона (рисунок 5.7) s(t) представляетсобойграфиккосинусаs(t)=h/2(cost-1).Дляудобствавыкладокивычислений, сдвинем график вверх на величину h. Значения s(t) становятсяпри этом неотрицательными y(t)= s(t)=h/2(cost+1).Величина наклона при этом не меняется и определяется из выраженияϕ = arctg(h/(2R)).(5.2.12)В идеальном случае из-за симметрии значения (правой части)отсчитанные вдоль положительно направления s1(t) равны значениям s2(t)отсчитанным вдоль отрицательного направления (левой части).Реальная поверхность имеет неровности, количественная оценка207которых производится при статистической обработке их размеров иколичества. Она реализуется использованием математической статистики иэлектронных таблиц [19].
При наличии на поверхности случайным образомрасположенных неровностей случайного размера функция принимает видy(t)=s(t) +ε(t)=h/2(cost+1)+ε(t), где ε(t) случайное значение, соответствующеенеровности.Rh2,221,81,61,41,210,80,60,40,20-4-20240242,221,81,61,41,210,80,60,40,20-4-2Рисунок 5.7 – Развертка плоского склонаПри наличии (нижний рисунок) и отсутствии борозд2082,5Значение21,510,50159 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61Рисунок 5.8 - Сглаживание методом скользящих среднихВ случае существования борозды (или несколько борозд) оставленныхсельскохозяйственнойтехникойнаисследуемойчастиповерхности,соответствующие борозде значения k(t) накладываются на значения склона ина случайные возмущения (рисунки 5.7 и 5.8).В итоге наблюдаемые значения представляют собой комбинацию трехкомпонент y(t)= s(t) +ε(t) +k(t).Результатом измерений являются два ряда цифр соответствующиелевой и правой частям. Отдельные наблюдения, из которых состоит ряд, пристатистическихисследованияхназываютсяуровнямиэтогорядаиобозначаются как y(t) или yt (t=1,..., N, N – число уровней).
При отсутствииборозды последовательность значений y1, y2,…,yN будет «белым шумом»наложенным на косинусоиду.Наличие борозд и отклонение борозды от горизонта можно определитьс помощью графика автокорреляционной функции – коррелограммы. Накореллограмме четко прослеживаются и определяются наиболее высокиезначения коэффициентов автокорреляции.Величина сдвига между рядами наблюдений y1, y2, …, yn-τ и y1+τ, y2+τ,…,yn называется пространственным лагом τ (сдвигом по окружности).
Дляразличных величин лага, как правило, от 1 до n/4 определяется коэффициент209корреляции,назыавемыйкоэффициентомавтокорреляции,таккаквычисляется среди значений одного и того же ряда данных. Лагу τ=1,соответствует коэффициент автокорреляции 1-го порядка, лагу τ=2 –коэффициент автокорреляции 2-го порядка и т.д.Коэффициенты автокорреляции могут быть определены с помощьюформулы [18]rτ =cov( yt , yt −τ ) yt yt −τ − yt ⋅ yt −τ=,S ( yt ) ⋅ S ( yt − τ )S ( yt ) ⋅ S ( yt − τ )(5.2.13)где cov(yt, yt-τ) – выборочная ковариация переменных yt и yt-τ; yt yt −τ – среднееарифметическоеyt yt − τпроизведениярядов,взятыхлагомτ:n1=∑ yi ⋅ yi − τ ; yt – значение среднего уровня ряда y1+τ, y2+τ, …, yn:n − τ i =1+ τ1 nyt =∑ yi ; yt − τn − τ i =1+ τyt − τдвух– значение среднего уровня ряда y1, y2,…,yn-τ:n1=∑ yi −τ ; S(yt) и S(yt-τ) – средние квадратические отклонения,n − τ i =1+ τрассчитанные соответственно для рядов y1+τ, y2+τ, …, yn и y1, y2, …, yn-τ.Рассчитавнесколькопоследовательныхкоэффициентовавтокорреляции, можно определить лаг τ, при котором коэффициентыавтокорреляция rτ наиболее высоки.
Проверив статистическую значимостькоэффициентов, можно сделать вывод о наличии или отсутствие борозд:- борозды отсутствуют, если наиболее высоким оказывается r1;- если наиболее высоким окажется коэффициент автокорреляциипорядка τ, то борозды имеют место. При τ=0 картина симметрична инет отклонения борозды от горизонта, иначе отклонение борозды отгоризонта γ=180τ/N (где N – число точек в ряде).Еслиполученныерасчетынедаютстатистическизначимыхрезультатов, то можно их повторить, заменив значения y(t) значениямиразностей y(t)-h/2(cost+1).2105.2.5.
Устройство для вычисления значения влажности«нерастворяющего» солей состояния (определение постояннойБ.В.Дерягина)Величинаиструктурапоровогопространствасовместносгидрофильностью минералов определяет объем воды, поглощаемой почвой имеханизмы удержания влаги почвой. Прочносвязанной водой является 1)химически связанная, которая в виде ионов входит в молекулы минерала, илисодержится в кристаллической решетке минерала в виде молекул; 2)адсорбированная, физически поглощенная частицами почвы из растворов; 3)гигроскопическая,поглощеннаяпочвойизвоздуха.Дляизученияконцентрации растворенных в почвенной влаге солей можно провести,анализ спектров ядерного магнитного резонанса пленок воды в глинистыхпородах. Из анализа [95] следует, что при малой влажности молекулы водыдостаточно близко расположены к поверхности почвенных частиц, строгопространственно ориентированы и поэтому почвенная влага не можетрастворять соли.
При малой влажности почвенная влага преимущественноимеет форму тонких пленок. Она не способна к перемещению в почве безнагревания или уплотнения. Причем толщина водной пленки, при которойсоли перестают растворяться, примерно равна 5 мономолекулярным слоям(~1×10–7 см). При увеличении влажности появляется переходный слой водытолщиной до 1×10–6 см, растворимость которого возрастает до нормальногозначения с увеличением толщины пленки воды.Значение постоянной Гамакера (Б.В.Дерягина), необходимые дляпостроения основной гидрофизической характеристики, определяли влабораторных условиях. С этой целью образец почвы, доставляли влабораторию, заполняли им керамический цилиндр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
