Диссертация (1151678), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Реализация результатов исследований6.1.1 Изменение скорости и объема поглощения воды почвой послемеханического воздействияДля одного и того же участка поля удельная поверхность остаетсявеличиной неизменной и поэтому коэффициент влагопроводности являетсяфункцией пористости меняющейся при механическом воздействии на почву.При высоких значениях пористости (полученных крошением) величина еепроизведения на глубину обработки позволяет приближенно оценитьпотенциальный объем воды, который может быть поглощен при поливе.
Приполном заполнении пор водой функция влагопроводности принимает своемаксимальное значение равное коэффициенту фильтрации Kf. Его значениязависят от пористости и удельной поверхности почв и поэтому несут важнуюинформацию о состоянии почвы.Рассмотрим результаты влияния поверхностной обработки почвыагрегатомАГРОМАШ90ТГ+БДТ-3нараспределениезначенийкоэффициента фильтрации по глубине.Работа агрегата АГРОМАШ 90ТГ+БДТ-3 исследована в различныхскоростных режимах. Агрегат используется для разрушения почвенной коркии создания рыхлого слоя почвы.
При бороновании почвы под зерновыеповерхность почвы выравнивается, а всходы сорняков уничтожаются. Крометого, БДТ-3 используется для лущения жнивья и дискования стерни. Этотприем, кроме крошения почвенной корки, направлен на увеличениепоглощающей способности по и снижение физического испарения споверхности почвы, поэтому рассмотрим распределения коэффициентафильтрации с глубиной для различных скоростей движения агрегата.Результаты обработки стерни для чернозема с объемной влажностьюповерхностного слоя 0,34 м3/м3 представлены на рисунке 6.4.231-516,00 K 10 (м/с)v=5,6 км/ч14,00v=7,4 км/ч12,00v=9,4 км/ч10,00до обработки8,006,004,002,000,000246810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30глубина, h (см)Рисунок 6.4 – Исследование воздействия агрегата АГРОМАШ 90ТГ+БДТ-3на поглощение воды почвойИззначениявлажностиделаемвыводопересушенностиповерхностного слоя почвы, что визуально подтверждается началомпоявления почвенной корки.
Влажность подкорковой почвы выше исоставляет 0,41 м3/м3, что немного превосходит значение влажности дляспелой почвы.Из анализа графиков видим, что обработка почвы с относительномалой скоростью 5,6 км/ч приводит к практически такому же эффекту, как идля скоростей 7,4 км/ч 9,4 км/ч – на глубине 0-7 см коэффициент фильтрацииво всех случаях увеличился. Однако данные для глубин 9-13 смсвидетельствуют о том, что агрегат, функционируя на скорости 5,6 км/ч,успевает уплотнить почву. В случае со скоростью 9,4 км/ч уплотнение неуспевает распространиться на глубину большую, чем глубина обработки,поэтому уплотняющего эффекта не обнаруженоДля того же чернозема, рассмотрим изменение распределениявлагопроводностисглубинойпривспашкеагрегатомАГРОМАШ90ТГ+ПЛН-4-35 и плоскорезной обработке агрегатом АГРОМАШ 90ТГ+экспериментальное орудие на базе КПГ – 250232Результаты эксперимента представлены на рисунках 6.5- 6.6.-525 K 10 (м/с)v=6,2 км/чv=7,0 км/ч20v=7,6 км/ч151050024681012 14 16 18глубина, h (см)2022 24262830Рисунок 6.5 – Исследование воздействия агрегатаАГРОМАШ 90ТГ+ПЛН-4-35 на поглощение воды почвой18K 10-5 (м/с)v=5,7 км/ч1614v=6,6 км/ч12v=7,3 км/ч10864200246810121416182022 24262830глубина, h (см)Рисунок 6.6 – Исследование воздействия агрегата АГРОМАШ 90ТГ+экспериментальное орудие на базе КПГ – 250 на поглощение воды почвойСтатистическая обработка результатов эксперимента показывает, что сдоверительной вероятностью более 95 % ни один из рассмотренных233скоростных режимов не является преобладающим в плане механическоговоздействия на почву.При использовании экспериментального орудия на базе КПГ – 250испарение влаги меньше.
Как видно из полученного распределениякоэффициентов фильтрации имеет три перепада значений коэффициентафильтрации. Причем, для экспериментального плуга первый перепадзначений наблюдается на глубине 11-13 см, а на глубинах 19-21 см и 23-25см есть два менее выраженных перепада.Как видно из рисунков 6.5 и 6.6, по своей суммарной величинеперепады значений коэффициентов фильтрации не сильно отличаются другот друга, но в каждом случае находятся на различной глубине.6.1.2. Картирование и анализ пространственного распределенияфункции влагопроводности для принятия управленческих решений поразуплотнению почвыПри проектировании технологий, направленных на разуплотнение,мелиорацию, окультуривание почв для конкретного поля пространственнуюизменчивость функции влагопроводности удобно представлять в виде карт сизолиниями значений коэффициента фильтрации Kf как максимального еезначения.
Для получения изолиний определяется способ интерполяцииопределенных из экспериментов величин. По выбранному способу строитсяповерхность, по которой определяются изолинии. Обычно используется илиметод триангуляции или метод сетей.Сутьтриангуляционногометодасостоитввыстраиваниитреугольников по произвольно расположенным реперным точкам. На прямыхсоединяющих реперные точки с помощью интерполяции находят координатыточек с интересующими значениями величины, по которым строят изолинии.Точки по возможности подбирают таким образом, чтобы треугольники былиблизки к равносторонним.
При этом допускается, что образованные234треугольники представляют собой изогнутые треугольные пластинки.Аппроксимациякоэффициентовβ0,изогнутыхβ1,β2,β3пластиндляпроводитсяпостроенияпутемподборатренд-поверхностейописываемых полиномами у=β0+β1х+β2х2+β3х3.При наличии данных физической величины измеренных в вершинахпрямоугольников или квадратов исследуемой площади используют методсетей. По математической модели анализируются различные способы входа ивыхода линии в каждой ячейке. Для этого возможно сглаживание методомскользящих средних или кригинга.На практике наиболее реалистичным для картирования изолинийпоказал себя метод сетей совместно с кригингом. Карты построенные наоснове экспериментальных данных до и после обработки для глубин 15-20 и20-25 см представлены на рисунках 6.7-6.10.
Анализ полученных данныхпоказывает, что на большей части территории почва переуплотнена. Нанескольких участках имеется «плужная подошва».Распределение коэффициента фильтрации для глубины 15-20 и 20-25см показывает (рисунки 6.7 – 6.9), как и насколько изменились области спереуплотненным состоянием. Если до обработки они характеризовалисьнеудовлетворительным, с точки зрения влагопроводности, состоянием почв,требующим разуплотнения, то после обработки на данных глубинахуплотненного слоя почвы не обнаружено. При проведении мероприятий поразуплотнению почвы были использованы два агрегата: АГРОМАШ90ТГ+ПЛН-4-35 (вспашка) и АГРОМАШ 90ТГ+ экспериментальное орудиена базе КПГ – 250 (глубокая плоскорезная обработка).235Рисунок 6.7 – Изолинии Kf для глубин 15-20 см до (вверху) и после (внизу)обработки агрегатом АГРОМАШ 90ТГ+ПЛН-4-35236Рисунок 6.8 – Изолинии Kf для глубин 20-25 см до (вверху) и после (внизу)обработки агрегатом АГРОМАШ 90ТГ+ПЛН-4-355Y Data237347655454463544255461yX Data51Y Datax234161414581410141214412141212103121210102141210101yX Datax12345Рисунок 6.9 – Изолинии Kf для глубин 15-20 см до (вверху) и после (внизу)обработки агрегатом АГРОМАШ 90ТГ+ экспериментальное орудие на базеКПГ – 255Y Data2386,05,05,542,53,05,05,56,53,54,04,54,534,55,05,54,55,04,024,54,04,56,56,05,55,04,04,04,55,04,03,53,54,03,05,51yX Datax23415Y Data518910141312131145101211103111221011911109109881yX Datax12345Рисунок 6.10 – Изолинии Kf для глубин 20-25 см до (вверху) и после (внизу)обработки агрегатом АГРОМАШ 90ТГ+ экспериментальное орудие на базеКПГ – 25239Анализ карт коэффициента фильтрации для различных глубинпозволяет сделать некоторые выводы:- появляющееся в результате прохождения техники уплотнениенаиболее заметно проявляется на глубинах, соответствующих «плужнойподошве»;- области с наибольшим уплотнением, проникающим до 30-40 см (тоестьмаксимальныхисследованныхнамиглубин)наиболеесильноподвержены эрозии.Таким образом, построение карт в изолиниях значений Kf позволилополучить количественную, легко обозримую в целом информацию обуплотненных участках исследованной территории.
Поэтому оно былоиспользовано при экономически оправданном планирования мероприятий поразуплотнению почвы.6.1.3. Реализация результатов исследований липкости и сил трения впочвахТаблица 6.1 - Влажности начального прилипания (м3/м3)ПочваИГЭ1 – глина мягко и текучепластичная(adIV)ИГЭ2 – суглинок тугопластичный (edII-IV)ИГЭ3 – суглинок мягкопластичный (edII-IV)ИГЭ4 – глина полутвердая (P2t)Вид идеализацииАБВ0,210,230,190,23-0,260,180,200,250,190,190,260,180,230,230,22-0,250,18-0,230,19-0,25Влажности максимального прилипания (м3/м3)ПочваИГЭ1 – глина мягко и текучепластичная(adIV)ИГЭ2 – суглинок тугопластичный (edII-IV)ИГЭ3 – суглинок мягкопластичный (edII-IV)ИГЭ4 – глина полутвердая (P2t)экспериментВид идеализацииАБВэксперимент0,320,340,310,34-0,370,300,250,360,390,300,380,290,240,340,32-0,380,28-0,390,39-0,45В таблице 6.1 приводятся значения влажности начального прилипания,рассчитанные по предложенной нами методике для моделей А, Б, В и240результатыизысканий,«Чувашгипроводхоз»проведенныхдлясотрудникамистроительстваЗАОавтомобильной«ИнститутдорогивЦивильском районе Чувашской Республики.
Соответственно геологическомустроению выделено 4 инженерно- геологических элемента (ИГЭ)Каквидноизтаблицынаименьшеерасхождениесэкспериментальными данными имеет трехмерная модель Б, которая как ужебыло показано больше подходит для бесструктурных или слабоструктурныхпочв [2, 212].На рисунке 6.11 приводятся графики липкости, для которыхопределены значения «спелого» состояния почв по влажностям начальногоприлипания.Полученные 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 района Чувашской Республики были проанализированысовместно с зависимостями для фрикционных сил.
Из зависимостей,определены значения «спелого» состояния почв по влажности начальногоприлипания таблица 6.2 (т.е. состояния почв оптимальные для механическоговоздействиянапочву).Повлажностимаксимальногоприлипанияопределены интервалы влажностей соответствующие состояниям почв, прикоторых механическое воздействие на почву наименее эффективно.24110Светло-серая лесная почваудельная поверхность 46,9 м2/г8пористость 0,47липкость (г/см2)9765432100,250,300,350,4030,453объемная влажность (м /м )10Темно-серая лесная почваудельная поверхность 66,2 м2/г8пористость 0,52липкость (г/см2)9765432100,250,300,350,4030,453объемная влажность (м /м )10Чернозем выщелоченныйудельная поверхность 94,6 м2/г8пористость 0,57липкость (г/см2)9765432100,250,300,350,400,45объемная влажность (м3/м3)Рисунок 6.11 – Определение интервалов «спелости» почв и интерваловнаименьшего эффекта от механического воздействия242Таблица 6.2 – Характерные влажности (м3/м3) [17]ПочваСветло серая леснаяТемно серая леснаяЧернозем выщелоченныйПочваСветло серая леснаяТемно серая леснаяЧернозем выщелоченныйначальное прилипаниеаэродинамическийметод0,310,340,38максимальное прилипаниеаэродинамическийметод0,360,400,44эксперимент0,30±0,040,33±0,050,36±0,04эксперимент0,35±0,030,38±0,060,43±0,046.1.4.
Реализация результатов исследований качества фрезерования почвОценка крошения почвы проводилась для различных фрез, в различныхрежимах работы, она позволила определить наиболее оптимальные из них.Для проверки адекватности измерений, размеры получившихся почвенныхагрегатовизмерялисьразработаннойпрограммой,путемобработкиизображений почвы после рыхления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
