Диссертация (1151740), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Моизе1 [107], Г.И. Швебс [108], М.Н. Багров, В.И. Городничев [39], Г.В. Ольгаренко [29] и другие [110-131] Г.И. Швебс [108] отмечает, что влияние капель на процесс водной эрозии определяется главным образом механическим воздействием и в меньшей мере зависит от химических и физико-химических свойств капли. В качестве энергетиче- ской характеристики принимается удельная энергия, соответствующая сумме ки- нетических энергий капель приходящихся на 1 м поверхности.
М.Н. Багров, И.Н. Кружилин [109] приводят данные о допустимой интенсивности дождя для различных типов почв и о влиянии диаметра капель дождя и интенсивности на поливную норму, уточняя при этом, что с увеличением уклонов допустимая интенсивность снижается, а увеличение диаметра капель дождя в 4 раза при постоянной интенсивности приводит к снижению поливной нормы (допустимой) в 4-4,5 раза. Н.С. Ерховым [110] установлено, что нужно учитывать не только энергетические характеристики дождя, но и показатели впитывания подстилающей поверхности.
На основе проведенных исследований им получены относительные показатели дождя для различных типов дождевальных машин. Наилучшие показатели отмечены у широкозахватных ДМ "Кубань" и "Волжанка". Установленная зависимость толщины почвенной корки от действия капель дождя показывает, что при удельной мощности осадков 22-560 г см!сек.
на 1 м эрозии почвы не происходит, а при 5бО-1200 соответственно разрушение почти незначительно. Таким образом, оптимальным для дождевальных машин с точки зрения эрозионного действия будет дождь с удельной энергией не превышающей 1200 Гсм/сек. на 1 м . Ю.А.
Москвичев [111], исследуя агротехнические показатели качества полива дождеванием, установил существенное влияние величины диаметра капель дождя на ход увлажнения почвы. С увеличением диаметра капель дождя при прочих равных условиях наблюдается быстрое образование лужиц и стока, что объясняется более интенсивным разрушением структуры почвы, заилением и уп- лотнением поверхностного слоя.
С уменьшением диаметра капель имеет место увеличение продолжительности полива без появления луж, ослабление разрушающего влияния дождя на агрегаты почвы и углубление слоя промачивания. А.И. Штангей, Ю.И. Гринь 1112~ дают оценку основных показателей качества полива с учетом влияния параметров дождевальных аппаратов. Установлено, что произвольно менять интенсивность дождя и крупность капель нельзя, т.к. при 4<1 мм резко возрастает испарение во время выпадения дождя.
Оптимальной величиной следует читать диаметр капель 1,5-2,0 мм. С увеличением диаметра сопла от 7,2 до 9,1 мм при Н=0,55 МПа отмечалось увеличение размера капель. При уменьшении напора в среднем на 10-12 '.4, т.е. до 0,35 МПа размеры капель увеличивались на 25-27 ',4. Поливная норма при дождевании с напором 0,44 МПа формировалась из капель, общее количество которых составило соответственно при с~=0,5. мм - 1,89;о,' 4=0,51-0,75 мм - 6,81 '.4; с1=0,76-1,0 мм - 29,54 ',4,' 0=7,01-1,25 мм- 17,8',4, с1=1,26-1,50 мм-15,53",о, с1=1,51-2,0 мм-17,42',4; 6=2,01-3,05 мм 10,98;4; - таким образом, свыше 70;4 капель соответствовали 4=1,5 мм.
А.П. Исаевым ~113, 1141 установлено, что при орошении сельскохозяйственных культур имеет значение не только размер капли, но и механическое воздействие при падении. Энергия удара падающей капли должна определяться с учетом допустимых значений диаметров капель в зависимости от скорости их падения, и удовлетворять агротребованиям. Дождевальные системы должны осуществлять работу в различных режимах с регулированием характеристик дождя в определенном диапазоне, создавая дождь требуемого качества при минимальных затратах энергии. Н.И. Ильин, И,А. Соломин, В.А Овчаров [115, 1161считают, что необходимо рассчитывать поливную норму с учетом впитывающей способности почв. При этом величина поливной нормы будет определена с учетом структуры дождя и кинетической энергии падающих осадков.
Установлено, что наибольший размер падающих капель достигает 3 мм, при падении они разбрызгиваются на более мелкие, а капли с размером д= 0,10мм уносятся вверх вместе с потоком воздуха, если вертикальная составляюшая скорость ветра составляет 1 м/сек. В.М. Богатов (117) приводит данные о спектральном составе дождевального облака при мелкодисперсном дождевании с применением форсунок прямого действия с д,.=1.0 мм, напор установки при этом составляет 30-80.М у насадки 0.2 МПа, 0=0.0175 л/с. При высоте стойки 10 м и скорости ветра 5-8 м/с дождевое облако распространялось на 50 м, диаметр капель изменялся от 400 до 5 мкм (таблица 5.1). Таблица 5.1 - Спектр распределения капель дождя В.М.
Московии, В.Ф. Галахов 1118~ отмечают, что капельно-дождевая эрозия гораздо сильнее действует на процесс разрушения почвенной структуры, чем плоскостной и мелко-ручейковый сток, благодаря большой кинетической энергии осадков достигающей 30-40 Дж/м' на мм. Ф.И. Колесник [119~ установил, что высокая интенсивность дождя и большая ударная сила капель приводят к быстро образующемуся стоку. Это подтверждают данные о структуре дождя создаваемого различными дождевальными машинами, из которых следует, что снижение интенсивности и диаметра капель дождя приводит к увеличению достоковых поливных норм. Ю.П.Поляков, В.И.
Меженский ~120~ исследовали влияние интенсивности дождя и диаметра капель на скорость впитывания и экспериментально установили, что одним из решающих факторов влияющих на скорость впитывания и эрозию является энергия падающих капель дождя. Н. Гудзон ~121] исследовал дождевую эрозию почвы и установил, что определяющими факторами являются интенсивность дождя и размеры дождевых капель, модульная величина диаметра капли растет вместе с увеличением интен- сивности естественного дождя до 80-100 мм/ч 1,13-1,16 мм/мин., а. затем убывает несмотря на увеличение интенсивности дождя.
В полевых условиях эрозия почвы определяется главным образом действием дождевых капель. Установлено, что энергия дождя для умеренных районов должна составлять около 24 Дж/м и со- ответственно 28 Дж/м /мм для тропических. При д>3 мм влияние интенсивности и продолжительности дождя на его удельную кинетическую энергию увеличивается.
С. Шелтон 1122~ считает, что основные требования к искусственному дождю - получение капель с размерами и скоростями близкими к естественному, создание капель падающих практически вертикально с большой интенсивностью и равномерностью распределения по площади. Для решения этих проблем им использована водно-воздушная смесь.
Дадио, Валлентер [123~ провели исследования, направленные на определение размера капель дождя и выявления характера его распределения. Ими установлено, что во всех случаях с увеличением расстояния от дождевального аппарата размер капель дождя возрастал, при этом, чем ниже было рабочее давление, тем больше это было заметно. С увеличением давления в 2,5 раза диаметр капель снижался в 2,5 раза (от 138 до 345 кПа - от 5 до 2 мм). Авторами установлена также наиболее выгодная форма сопл для различных давлений в трубопроводе. Стиллманк, Джемс 11241 проводили исследования интенсивности дождя, его продолжительности и вертикальной скорости капель в момент удара на величину удельной кинетической энергии искусственного дождя при падении их на почву.
В результате установили, что наибольшее влияние на величину кинетической энергии капли оказывает диаметр капель дождя, причем наиболее тесно эта зависимость проявляется для капель с диаметром более 3 мм. В ряде работ 1125-1281 приведены результаты исследований по изучению влияния диаметра насадок, рабочего напора и других факторов на размеры капель дождя.
Ими получены эмпирические уравнения для оценки влияния удельного веса коэффициентов вязкости и поверхностного натяжения воды, диаметра и формы насадок, рабочего напора и его потерь в насадке на размер капель дождя. Установлена возможность получения капель небольшого диаметра при увеличении рабочего напора, уменьшении диаметра, насадки, замене насадки круглого сечения на треугольное.
На основе вышеизложенных материалов следует, что основными факторами, влияющими на эрозию, является твердость почвы, кинетическая энергия дождя, определяемая диаметром и скоростью падения капель, а также величина поверхностного натяжения жидкости. Наименьшая эрозия почвы наблюдается при удельной мощности осадков до 1200 Гсм!сек. на 1м2, интенсивность дождя не превышающей 0,25 мм!мин, и крупности капель 1,0-1,5 мм. Увеличение интенсивности дождя в 1,5-2,0 раза возможно при прерывистом дождевании. Техника орошения, удовлетворяющая всему комплексу требований, должна обеспечивать: малоинтенсивное длительное положительное воздействие на растение, почву и приземный слой воздуха за счет снижения интенсивности водоподачи (Щ и приближения его значения к интенсивности водопотребления (в): Б > (1- 100)в; исключение сколько-нибудь значительных потерь воды на сброс и глубинную фильтрацию и доведение коэффициента полезного действия техники орошения до максимально возможного значения КПД >0,98; высокое качество технологического процесса полива за счет равномерного распределения воды по всей орошаемой площади (К ф>0 7 К др <О 15 К р,„„„„<0,15), исключения лужеобразования от стока воды по поверхности при искусственном дождевании, а так же нарушения структуры и ухудшения водно- физических и физико-механических свойств верхних горизонтов почвы; высокую надежность технологического процесса полива и доведения коэффициента готовности дождевальных машин и поливного оборудования до К,>0,99, исключение аварийного сброса воды; возможность продуктивного (с коэффициентом К= 0,8-1,0) использования вероятных естественных осадков слоем до 15-20 мм и поддержание аккумулирующей способности верхних горизонтов на соответствующем уровне за счет малоинтенсивного и дробного внесения поливных норм (ш), существенно не превышающих величину среднесуточной эвапотранспирации (в), ш=(1...10)в; возможно малый (0-20 ',4 от ППВ) размах уровня управляемого фактора (влажность почвы), исключающий интенсивный перенос, в верхние горизонты почвы, имеющий место при значительных колебаниях влажности почвы перед (бО-70;4 от ППВ) и после каждого полива(100'.4 отППВ); аккумуляцию воды не только в почвенном слое, но и в приземном слое воздуха (влажность воздуха при длительном малоинтенсивном дождевании повышается на 5-15 ',4) и соответственно снизить испарение с поверхности почвы и перенос солей в ее верхние горизонты; возможность в зависимости от погодных условий года изменять водоподачу в широком диапазоне от 0 до 100 м'/сутки на протяжении вегетации, а также в осенний и весенний периоды для увеличения влагозапасов в почве при недостаточности осенне-зимних и ранневесенних осадков; возможность во влажные годы за счет уменьшения водопотребления осуществить орошение на прилегающей к оросительной системе условно богарной территории без существенной реконструкции водоподводящей сети; возможность дозированного внесения вместе с поливной водой минеральных и органических удобрений, микроэлементов и химмелиорантов для восстановления и повышения естественного плодородия почв; на основе использования современных средств автоматизации и микропроцессорной техники оперативное управление поливом, оптимизацию и строгое выдерживание сроков и норм полива с учетом складывающихся погодных условий; экономное расходование энергетических ресурсов за счет создания и применения низконапорных средств механизации полива с величиной затрат энергии для внесения воды при дождевании с давлением не более 0,3-0,5 МПа и остальных способах не более 0,055-0,1 МПа; пв снижение материалоемкости и в первую очередь металлоемкости за счет совершенствования конструкций поливной техники, труб и арматуры мелиоративного сортамента, перехода на новые легкие и экономичные материалы (пластмасса и др.), рассредоточение тока воды во всех элементах системы и существенного повышения на этой основе степени использования во времени мелиоративных фондов; снижение потерь земли под сооружениями, каналами, от заминания посевов поливной техники и доведение коэффициента полезного использования земли до 0,97-0,99; возможность внедрения современной инженерной службы эксплуатации поливной техники и оборудования орошаемых земель, повышение на этой основе роста производительности труда на поливе на 15-29;о, высокоэффективное использование поливной техники в течение нормативного и сверхнормативного сроков службы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
