Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние планировки орошаемых земель 13
1.1. Значение планировки для орошаемого земледелия 13
1.2. Требования к поверхности поля при орошении 23
1.3. Виды планировки орошаемых земель 27
1.4. Методы проектирования и определения объемов планировочных работ 31
1.5. Технологические комплексы машин для планировки орошаемых земель 55
1.6. Методы оценки качества планировочных работ 64
1.7. Анализ деформационных процессов в грунтах вследствии проходов землеройной техники 70
1.8. Методы прогноза просадочных деформаций орошаемого поля 72
Глава 2. Теоретическое обоснование технологий планировки орошаемых земель 81
2.1. Теория уплотнения почво-грунтов при производстве планировочных работ 81
2.2. Анализ процесса промачивания грунтов при поливе орошаемых земель 90
2.3. Определение объемов планировочных работ с учетом деформации поверхности 102
2.4. Оценка качества планировочных работ с учетом изменения физических характеристик грунтов активного слоя 109
2.5. Прогноз просадочных деформаций орошаемого поля и объемов планировочных работ при рыхлении грунтов активного слоя 111
2.6. Предпосылки обеспечения надежности работы орошаемых площадей 115
2.7. Моделирование технологического процесса капитальной планировки орошаемых земель 120
2.7.1. Производительность основных машин технологического комплекса для капитальной планировки 128
2.7.2. Экономико-математические модели технологий капитальной планировки орошаемых земель 131
2.7.3. Результаты численного анализа экономико-математических моделей планировки орошаемых земель 134
Глава 3. Опытно производственные исследования по технологии планировочных работ 145
3.1. Характеристика орошаемых площадей Таджикистана 145
3.2. Характеристика опытных участков и методика исследований 149
3.2.1. Характеристика опытных и опытно производственных участков 149
3.2.2. Методика проведения лабораторных и полевых исследований 155
3.3. Исследование процесса осадки поверхности при планировке земель 163
3.4. Исследование изменения водно-физических свойств почво-грунтов при производстве планировки 173
3.5. Эффективность работы скреперов на базе колесных тягачей на планировке орошаемых земель 176
3.6. Производственные исследования рекомендуемой технологии планировки орошаемых земель 181
Глава 4. Технологии планировки орошаемых площадей с просадочными грунтами 188
4.1. Распространение, состав и свойства лессовых грунтов 188
4.2. Влияние природных и антропогенных факторов на просадочные деформации поверхности орошаемых полей 192
4.3.Существующие технологии подготовительных работ на орошаемых землях с просадочными грунтами 196
4.4.Результаты исследований эффективности рекомендуемых технологий планировки орошаемых земель на просадочных грунтах 201
4.4.1. Эксплуатационно- технологические показатели 203
4.4.2. Качественные показатели 207
Глава 5. Рекомендации по технологиям производства работ и их технико-экономическое показатели 216
5.1. Методика определения объемов планировочных работ с учетом деформаций поверхности при производстве планировки 216
5.2. Планировка орошаемых земель на обычных грунтах 221
5.3. Планировка орошаемых земель на просадочных грунтах 226
5.4. Методика расчета надежности работы орошаемых полей 231
5.5. Методика оценки качества планировочных работ 234
5.6. Методика прогноза просадочных деформаций орошаемых полей и объемов планировочных работ 236
5.7. Технико-экономические показатели рекомендуемых технологий планировки орошаемых земель 238
Основные выводы 241
Литература 245
Приложения 261
- Методы проектирования и определения объемов планировочных работ
- Анализ процесса промачивания грунтов при поливе орошаемых земель
- Исследование изменения водно-физических свойств почво-грунтов при производстве планировки
- Влияние природных и антропогенных факторов на просадочные деформации поверхности орошаемых полей
Введение к работе
Перспективным планом развития экономики Таджикистана предусматривается увеличение орошаемой площади на 0,5 млн. га, которые требуют повсеместное проведение планировочных работ (табл. 1).
Таблица 1
Отличительной особенностью земель, расположенных в зонах с просадочными грунтами, которые составляют более 60 % от общей площади, являются большие объемы земляных работ (0,5-3,5 тыс. м /га) и сама планировка не всегда бывает эффективным мероприятием, так как в процессе орошения происходит деформация поверхности полей.
Просадочные деформации на орошаемых площадях, особенно в первые годы их эксплуатации, являются причиной резкого изменения рельефа поверхности земель и, как следствие этого, падение урожайности культур, и нередко выпадение части площадей из сельскохозяйственного оборота. Величина просадки при увлажнении (поливе) составляет от 10-15 см до 1,5-2,0 метра и при этом развивается она весьма не равномерно. А фактически выполняемые объемы ежегодных планировочных работ на много превышают первоначально прогнозируемые. Это связано с тем, что планировочные работы на площадях с просадочными грунтами все еще выполняются аналогично площадям с непросадочными грунтами.
Из 0.7 млн. га существующих орошаемых земель более половины нуждаются в реконструкции, так как за последнее десятилетие ухудшилось их мелиоративное состояние и резко упала продуктивность. Поверхность орошаемых земель деформирована в процессе их эксплуатации, и не проводятся восстановительные планировочные работы. В результате сельскохозяйственный сектор страны несет ежегодно огромные убытки - около 150 млн. долларов США (табл. 2). Основной причиной недополучения прибыли является «наличие пустых, не используемых участков» (86%) на орошаемых землях или, другими словами, отсутствие качественной поверхности орошаемых земель.
Капитальная планировка существующих орошаемых земель требует перемещения больших объемов земляных работ и часто проводится в сложных погодных и производственных условиях.
Таблица 2 Оценка общих сельскохозяйственных потерь (млн. долларов США в год)
Итого
Существующие методы проектирования и технологии производства планировочных работ выполняются без учета специфических особенностей грунтов, погодных условий, применяемых машин и процессов, происходящих при планировке и направлены на создание ровной поверхности орошаемых полей. Методы определения объемов земляных работ, оценки качества планировочных работ и прогноза деформаций поверхности не учитывают состояние грунтов активного слоя, а методы оценки надежности равномерного увлажнения орошаемого поля и вовсе отсутствуют. В результате существующие технологии планировки орошаемых земель далеки от оптимальных, а их технико-экономические показатели не высоки. Это обусловило необходимость постановки и решения проблемы совершенствования научных основ технологических процессов планировки при освоении и реконструкции орошаемых земель и разработки на этой основе новых, более эффективных, отвечающих современным требованиям экологии и ресурсосбережения технологий планировки орошаемых земель в аридной зоне.
Решению данной народнохозяйственной проблемы посвящена диссертационная работа, выполненная автором в ВНИИГиМ, его Таджикском филиале (1981...1992 гг.) и Таджикском НИЦ по охране водных ресурсов (1992...2002 гг).
Цель. Целью диссертационной работы является совершенствование технологий и организации планировочных работ на орошаемых землях, обеспечивающих создание качественной поверхности поливных участков и однородного состава грунтов активного слоя, в результате чего достигается рациональное распределение поливной воды и равномерное увлажнение почвы и, в конечном итоге, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: анализ современного состояния планировки при освоении и реконструкции орошаемых земель в аридной зоне; теоретическое обоснование усовершенствованных технологий и организации планировочных работ на орошаемых землях с обычными и просадочными грунтами; исследования влияния грунтовых, гидрогеологических, организационно -технологических и других факторов на деформацию поверхности орошаемых земель и однородность по физико-механическим свойствам грунтов активного слоя; проведение комплекса теоретических и производственных исследований по усовершенствованию технологий планировки орошаемых земель; разработка методов определения объемов планировочных работ с учетом деформации поверхности поля, прогноза просадочных деформаций поверхности орошаемых полей, оценки качества работ, объемов планировочных работ и надежности равномерного увлажнения поливных участков; выявление рациональных условий работы скреперов на базе колесных тягачей при производстве планировочных работ с учетом необходимого качества работ и сроков их выполнения; разработка практических рекомендаций по технологиям планировки орошаемых земель на грунтах во всем их многообразии, в том числе и на просадочных грунтах.
Методика исследования. Теоретической и методической основой исследований явились труды ведущих отечественных и зарубежных авторов в области механизации и автоматизации мелиоративных работ, орошаемого земледелия и механики грунтов: А.Н. Аскоченский, М.А. Ахмеджанов, М.Н. Багров, Ю.Г. Батраков, Братышев И.П., Е.Б. Величко, Т.М. Гаджиев, Г.А. Данов, И.А. Дзядевич, М.И. Зырянова, А.Н. Ефремов, А.И. Каныгин, В.Ф. Карелин, O.K. Комилов, Э.Н. Кузин, А.Н. Ляпин, И.П. Мочалов, Н.К. Насиров, Н.К. Нурматов, Э.Л. Окулич-Козарин, В.И. Ольгаренко, Ф.Е. Омельян, СР. Оффенгенден, В.А. Попов, Н.П. Самсонова, Е.Н. Сквалецкий, В.А. Сурин, Е.Д. Томин, В.К. Цой, и др.
Исследования базировались на методах системного анализа. В качестве изучаемой системы рассматривались мелиоративные объекты, способы планировочных работ, применяемые технологические приемы и комплексы машин, с одной стороны, и природная среда, с другой стороны. Использованы теоретические методы исследования с применением экономико- математического и организационно- технологического моделирования и оптимизации процессов производства работ.
Лабораторно полевые эксперименты проводились согласно отраслевому стандарту и методам планирования экспериментов с целью проверки теоретических положений с применением современной измерительной аппаратуры.
Для обработки экспериментальных данных применялись методы математической статистики и ЭВМ. Анализ математических моделей планировки выполнялся с применением ЭВМ.
Научная новизна.
Научная новизна выполненной работы: сделан существенный вклад в решение проблемы интенсификации производства планировочных работ на орошаемых землях аридной зоны с учетом грунтовых, климатических условий и организационно технологических особенностей объектов; разработаны более совершенные технологические процессы планировочных работ на орошаемых землях с обычными и просадочными грунтами и адекватные современным условиям технологические комплексы машин при их освоении и реконструкции (в том числе и на просадочных грунтах) и технологические комплексы машин, позволяющие резко повысить качество планировочных работ, соблюдая современные экологические требования; разработаны методы организации планировочных работ в грунтовых условиях аридной зоны Центральной Азии во всем их многообразии, позволяющие использовать парк машин с максимальной производительностью, обеспечивая при этом высокое качество планировочных работ (в пределах ±3.. .±6 см) и минимум трудозатрат; усовершенствована методика определения объемов работ при капитальной планировке орошаемых земель с обычными и просадочными грунтами с учетом деформации поверхности в процессе полива земель, а также методики оценки качества, обеспечения надежности равномерного увлажнения поливного участка, прогнозирования деформации орошаемого поля и динамики изменения ежегодных планировочных работ; выявлены закономерности изменения производительности ведущей машины - скрепера на колесном тягаче в зависимости от влажности грунтов при проведении планировочных работ.
Выносятся на защиту результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволивших разработать научно-обоснованные технологии и методы организации производства планировки при освоении и реконструкции орошаемых земель в аридной зоне; усовершенствованные ресурсосберегающие технологии производства планировочных работ на орошаемых землях (в том числе и на просадочных грунтах), обеспечивающие создание на них качественной поверхности поля и однородного состава грунтов активного слоя, способствующих рациональному распределению поливной воды и равномерному увлажнению грунтов активного слоя; методы оптимизации технологических процессов планировки и комплексов машин на основе экономико-математических моделей с учетом технологических и технических параметров и климатических, геологических, мелиоративных и экономических факторов; методы: определения объемов планировочных работ с учетом деформации поверхности поля; оценки качества планировочных работ и надежности орошаемого поля; прогноза деформации орошаемого поля и объемов ежегодных планировочных работ, учитывающих, как состояние выравненное поверхности поля, так и состояние однородности грунтов активного слоя
Достоверность результатов исследований подтверждена: большим объемом данных экспериментальных и производственных исследований, полученных в лабораторных и полевых условиях; необходимыми расчетными данными, полученными при разработке моделей на ЭВМ; адекватностью результатов и полевых исследований технологических процессов производства планировочных работ.
Практическая ценность работы: рекомендуемые технологии и методы организации планировки при освоении, реконструкции и эксплуатации орошаемых земель в аридной зоне позволяют: обеспечить создание качественной поверхности, способствующего уменьшению удельного объема повторных планировочных работ в 2...3 раза, затрат воды на полив до 30 % и снижение удельных трудоемкости, энергоемкости и металлоемкости в 1,4...1,6 раза. увеличить годовую производительность комплекса машин в 2...3 :раза, урожайность хлопчатника до 60 % и производительность труда при поливе до 50 % при условии равномерного и последовательного увлажнения.
Результаты исследований внедрены и внедряются на объектах Министерства мелиорации и водного хозяйства Таджикистана при проектировании и производстве планировочных работ, а также используются на спецкурсах вузов и колледжей при изучении мелиоративных дисциплин.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на секции технологии и механизации мелиоративных работ Ученых советов ВНИИГиМ (1986...1989 гг), Таджикского филиала ВНИИГиМ (1980...1985 и 1990...1992) и Таджикского НИЦ охраны водных ресурсов (1993...2002). Результаты исследований, выполненные автором в рамках настоящей диссертационной работы, обсуждались на международных (Прага, Испания, Канада, Душанбе - 2002, Душанбе, Алмата, Ереван - 2003), всесоюзных (Москва - 1987 и 1989, Ташкент - 1988), республиканских (Душанбе -1984, 1993, 2000, 2001, 2002, 2003) конференциях, форумах, семинарах.
Основные положения диссертации опубликованы в работах общим объемом п.л., в том числе в 3 книгах, написанных лично и в соавторстве.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы из 184 наименований (в том числе 10 иностранных). Основное содержание работы изложено на 244 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 37 таблиц, 44 рисунка и приложений на 96 страницах.
Методы проектирования и определения объемов планировочных работ
Знание закономерностей увлажнения почвы при поверхностных видах полива позволяет на практике правильно использовать многообразие естественных условий, приспосабливаться к ним или исправлять при необходимости и обеспечивать удовлетворительное качество полива. Качество поливов в значительной мере зависит от формы проектной поверхности в направлении полива и величины поперечных уклонов /42,51,67,79, 101,102,115,129,146/. Проектирование планировки заключается в определении формы поверхности, установлении величин срезок и насыпей почвогрунтов, определении объемов земляных работ, маршрутов перемещения земляных масс, расстояний перемещения грунта и стоимости работ. Методы проектирования и производства планировочных работ должны отвечать ряду основных требований, а именно: 1. Проектная поверхность должна отвечать условиям техники полива, а также механизации сельскохозяйственных работ. 2. Величины срезок почвы должны быть не выше максимально допустимых для данных почв, а проектные объемы - возможно меньшими. 3. Методика проектирования должна соответствовать любой конфигурации планируемого участка. 4. Процесс проектирования и переноса проекта в натуру должен быть простым, наглядным и не трудоемким. 5. Объемы земляных работ, выполняемые в натуре механизмами, должны соответствовать их проектным значениям в пределах практических допусков. 6. Перенос проектной поверхности в натуру должен быть увязан с производством работ, включая и технический контроль за этим процессом. 7. Производство работ, включая и технический контроль за их выполнением в соответствии с проектом, должно быть простым и доступным как техническому руководителю работ, так и исполнителю - трактористу. На протяжении ряда лет делается попытка разработать комбинированный метод проектирования планировки орошаемых земель, поливаемых по бороздам и полосам, который в какой-то степени сочетал бы положительные качества проектирования под плоскость и позволял бы ограничиться минимальными изменениями форм естественного рельефа. В связи с этим оптимальным является нахождение минимума объемов планировочных работ и достижения баланса объемов срезок и насыпей в пределах небольших делянок.
Во всех методах проектирования за основу взято расчленение поливного участка на отдельные планировочные делянки как одинаковой, так и различной величины и формы, разграничиваемые чаще всего трассами каналов временной оросительной сети /73,77,115,129/. К ним можно отнести метод В.Н. Мартенсона /77/, метод Н. П. Самсоновой /129/, метод Х.К. Газиева /30/, метод А.Н. Ляпина /73/, метод УкрНИИГиМ (Г. В. Цывинского) /115/. Характерное отличие проектирования под топографическую поверхность /73/ заключается в том, что значительная часть проектной работы сводится к математическим расчетам. Элементы творческого проектирования в данном случае ограничиваются назначением исходных условий и возможными корректировками получаемых расчетных данных, которые, как правило, в недостаточной степени отвечают тем или иным требованиям проектирования планировки. Такие методы проектирования рельефа вполне обоснованно можно назвать комбинированными методами. В основу проектирования рельефа методами В. Н. Мартенсона /77/ и Н. П. Самсоновой (ВНИИГиМ) /129/ принято обязательное расчленение поливных участков на отдельные делянки и полосы по трассам временной оросительной сети. Границы временных оросительных карт в этом случае становятся устойчивыми, а трассы временных оросителей постоянными. Каких-либо определенных рекомендаций в отношении взаимной увязки положения отдельных площадок и полос между собой эти методики не предусматривают, в связи с чем обычно при переходе от одной временной карты к другой в проектах, как правило, отмечаются либо перегибы местности, либо уступы.
Анализ процесса промачивания грунтов при поливе орошаемых земель
Поверхностные способы полива применяются на более чем 60 % территории СНГ, и преимущественное большинство при этом занимает способ полива по бороздам. Большой удельный вес использования этого способа указывает на дальнейшее его совершенствование и развитие, как в теоретическом, так и в практическом направлениях. Вопросы совершенствования теории и практики бороздового полива нашли свои отражения в работах Акопова Е.С., Алиева И.Г., Костякова А.Н., Буачидзе Б.М., Комилова O.K., Кутергина В.А., Лактаева Н.Т., Ляпина А.Н., Носенко В.Ф. Нурматова Н.К., Рачинского А.А., Сурина В.А., Тугуши Г.Е., Шарова И.А., Шейнкина Г.Ю., Шумакова Б.А., Шумакова Б.Б., и др. Теоретическое решение процесса полива по бороздам, обеспечивающего равномерное увлажнение при минимальной потерь воды и почвы, заключается в нахождении следующих параметров: скорости впитывания воды почвой K(t); слоя впитывающейся воды или поливной нормы за определенное время m(t); добегания струи по сухой борозде x(t) или скорости добегания x7(t); времени увлажнения в любом створе борозды т(х) и сброса воды в конце борозды qc(t). Целью расчетов является определение области равномерного увлажнения по длине борозд и к.п.д. бороздкового полива при различных почвенных и природно - климатических условиях.
Существуют многочисленные попытки гидродинамического расчета поливной борозды, основанного на движении влаги в изотропной среде. Костяковым А.Н. предложены следующие формулы для гидродинамического расчета параметров поливной борозды /63/. Величина поливной струи определяется по формуле где, у - средняя глубина воды в борозде; и - поправочный коэффициент на боковое поглощение воды в откосы борозды капиллярным путем, который зависит от свойств почв и находится в пределах 1,5...2,5; ф - коэффициент заложения откосов борозды; К0 - скорость впитывания воды в почву за первую единицу времени; % — расстояние, на которое продвинулась вода по борозде за время t; t- время подачи воды в борозду; R - гидравлический радиус; v- скорость течения воды по борозде; Формулы (2.10- 2.13) выведены для конкретных объектов и могут быть пригодны для приближенных расчетов элементов техники полива, так как входящие в них величины зависят от местных условий /63/. Также имеется ряд зависимостей между длинною добегания лба струи и времени подачи воды в борозду. где, q - расход поливной борозды; г)0 -эмпирический коэффициент, учитывающий уменьшение живого сечения по длине в связи с уменьшением наполнения /г0; о - площадь живого сечения в голове борозды; в0- ширина по дну; ф - коэффициент откоса; п0к0- эмпирический поправочный коэффициент к формуле впитывания по А.Н. Костякову; є0 - поправочный коэффициент к показателю в формуле впитывания А.Н.Костякова; Ванеян С.С. (1961) предлагает следующую формулу: где \І- коэффициент, характеризующий форму призмы впитывания и зависящий также от а Жаровой К.А. (1961) предложена формула Распределение по длине слоя воды, просачивающейся в почву, определяется по выражению W(%, t)=Kt(f), Т — t —1%, (2.26) где, г-время наличия воды в данном створе. Величина / определяется из формулы (2.26) , в которых вместо L и t надо подразумевать соответственно % и /„. Так как из выражения L(t) не всегда определяется t в явном виде, для выражения УУ\%- 0 приходилось применять итерационные методы, а также разрабатывать графоаналитические методы. Получены также выражения объемов воды, просачивающейся в почву и накапливающейся в почве и в русле. Выражение поливных норм имеют вид /149/: где, а0 - расстояние между бороздами: при полосовом поливе а0 = 1 Подставляя в приведенные общие выражения значение Ki , получаем расчетные зависимости для конкретных почвенных условий. В одном из частных случаев, когда скорость впитывания выражается формулой (2.20) вида и параметр Р=1, получаются расчетные зависимости для тех условий, которые были рассмотрены А.Н. Костяковым. К примеру, выражения длины струи в данном случае принимают вид /63/:
Исследование изменения водно-физических свойств почво-грунтов при производстве планировки
Исследования показывают, что наилучшими значениями влажности грунтов для уплотнения является 8... 18 %. Плотность грунтов после планировки в зонах срезки и нулевых работ достигает 1,4... 1,7 кг/см , а в зоне насыпи 1,35...1,87 г/см . Интерес представляет сам процесс уплотнения грунтов. Если сопоставить результаты наших опытов (по уплотнению грунтов) при планировке с данными, полученными Круговым В.М. при послойной укатке грунтов, то можно увидеть, как близки следствия этих двух разных по назначению мероприятий (рис.3.14). В обоих случаях максимальные значения плотности грунтов получаются при значениях влажности, равной 18...20 %. Только в одном случае целью являлось получение именно таких значений плотности грунтов, а для другого случая (нашего) их уплотнение является крайне нежелательным явлением /11,117,153/. Изменение плотности грунтов в процессе производства планировки и наличие подпахотного уплотненного горизонта, в результате которой нарушается естественное состояние верхнего горизонта толщи, сильно влияют на водные свойства грунтов.
Как было выше изложено, при всяком воздействии на лессовые просадочные грунты академик Балаев Л.Г. указывает на их водные свойства /17/. Кривая, приведенная на рис.3.15 наглядно отражает характер изменения коэффициента фильтрации при изменении плотности грунтов. Как показывает данная зависимость, максимальное значение коэффициента фильтрации грунтов (0,2...0,3 м/сут) имеет место при плотности грунтов природного сложения (1,28 г/см3). С достижением максимального значения плотности (1,75...1,85 г/см ) резко снижается водопроницаемость грунтов, приближаясь к нулю (0,009 м/сут). Водопроницаемость грунтов после разрыхления определялась полевыми методами по Нестерову (рис.3.16). Кроме этого, до и после планировки были определены плотность, влажность и водопроницаемость грунтов опытных площадок лабораторным методом с применением полевой лаборатории Литвинова (ГОІЛ-9). Их результаты были обработаны математическими методами и установлены закономерности изменения водопроницаемости грунтов. Как показывает вариант А (рис.3.16.а) водопроницаемость грунтов в зонах срезки и нулевых работ имеет примерно одинаковые значения (0,3...0,4 м/сутки, а в зонах насыпи резко снижается (0,012 м/сутки). Примерно такое же явление наблюдается в варианте Б (рис.3.16.6). Только в варианте В (рис.3.17.в) после рыхления положение близко по своим значениям (0,25...0,35 м/сутки) к водопроницаемости грунтов природного сложения. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что разрыхление грунтов на всю глубину уплотненного слоя относительно выравнивает их водно-физические свойства, что способствует обеспечению равномерного увлажнения и деформации поверхности. А рыхление грунтов по всей площади спланированного участка позволит разрушить ходы землероев, трещин и другие факторы, являющиеся источниками локальных просадок.
Влияние природных и антропогенных факторов на просадочные деформации поверхности орошаемых полей
На процесс проявления просадочных деформаций поверхности орошаемых полей влияют как природные, так и антропогенные факторы /136/. Природные факторы позволяют оценить потенциальную величину просадок, прогнозировать неравномерность их развития. Важнейшие из этих факторов - начальное давление, мощность просадочного слоя, общая величина просадки, степень увлажнения лессовых пород, а также особенности рельефа. Выделяют четыре категории грунтов по величине начального давления Рн: 1) 30 кПа - низкое, 2) 31-60 кПа - средне, 3) 61-90 кПа - повышенное, 4) 90 кПа - высокое /61,135,136/. Эту градацию используют при составлении карты прогноза просадочности на орошаемых землях. При низком Рн и неравномерной деформируемости верхнего 5-6-метрового слоя на карту наносят данные о возможных просадках за счёт уплотнения этого слоя или составляют специальную карту, где в зависимости от конкретных условий возможны иные градации. Чем выше деформируемость верхнего слоя, тем более совершенной должна быть техника орошения с целью равномерного увлажнения почвы и исключения разрастания возникших понижений и провалов. От мощности просадочного слоя (Нпр) зависит продолжительность проявления просадок на полях, а следовательно объёмы и стоимость противопросадочных мероприятий, что определяет особо важную роль данного показателя среди природных факторов. При значениях Нпр 25-30 м деформации орошаемых площадей могут продолжаться до семи лет и более, требуя больших объёмов планировок. Существуют следующие градации по величине Нпр: очень маломощная просадочная толща ( 5 м), маломощная (5-10 м), средней мощности (11-15 м),повышенной (16-20 м), большой (21-30 м) и очень большой мощности ( 30 м)/135,136/. Характер поверхности (уклоны, микрорельеф) — также один из ведущих факторов. При больших уклонах ( 0,01) вода по поливной борозде проходит быстрее, способствуя равномерному увлажнению грунтов по её длине. При малых уклонах, особенно 0,005, влага в грунт вдоль борозды впитывается неравномерно, образуя участки с застойной водой, где происходит местное промачивание и возникают очаги просадок.
Так, на плато Урта-Боз, где при уклонах 0,017-0,026 после выполнения капитальной планировки просадки были ограничены, в течение двух лет получали 18-22 ц/га хлопка, а на соседних землях при уклонах 0,006 из-за просадок - не более 8 ц/га /135/. По степени сложности рельефа имеются следующие: простые условия (земли с уклоном 0,02); условия средней сложности (земли с уклоном 0,01-0,02) - микрорельеф отсутствует или слабо выражен, объём планировок — до 500 м /га; осложнённые условия (земли с уклоном 0,005, - 0,01)- характер микрорельефа различен, от плоской поверхности до средней сложности, требующий предварительной планировки объёмом до 1000 м3/га; сложные условия (земли с уклоном 0,005) - площади со сложным микрорельефом и волнистой поверхностью, требующие планировок объёмом 1000 м3/га). Из антропогенных факторов при прогнозе увлажнения грунтов нужно учитывать величину водоподачи, оросительную и поливную нормы, способ и технику полива, длину поливных борозд, сбросы, состав культур и др. /135/. Большую роль на процесс проявления просадочных деформаций поверхности орошаемых полей играют социальные и организационные факторы: квалификация поливальщиков и удельная нагрузка на них, заинтересованность работающих в конечном результате, внедрение бригадного подряда, контроль за качеством поливов. Например, в Яванской долине из-за большой нагрузки на одного поливальщика (свыше 4-6 га), а также отсутствия у них навыков и знаний, происходили переполивы и затопление целых карт, что вызывало сильные неравномерные просадки, потребовавшие в течение 7-9 лет выполнять планировочные работы в объеме1,5-1,7 тыс.м /га ежегодно/135/. В Таджикистане водоподача даже при машинном орошении превышает 12-15 тыс. м/га, а при самотёчном поливе достигает 120-160 % плановой. Повышенный водозабор ведет не только к неэкономному расходованию поливной воды, но и требует отвода её излишков с орошаемой площади, что не всегда осуществимо. Высокая водоподача предопределяет более интенсивное и неоднородное развитие просадок на полях. Водоотводящая система не всегда позволяет отводить излишнюю воду по сбросным трактам. В условиях структурно-неустойчивых лёссовых грунтов сбросная сеть несовершенна, вода подмывает и обходит сооружения, что ведёт к их разрушению и развитию неравномерных просадок.
Превышение плановых оросительных норм (10-12 тыс. м /га) увеличивает глубинный сброс воды, приводит к промачиванию нижних слоев, вызывая просадки. В Яванской долине при оросительной норме от 9 до 24 тыс. м3/га, подававшейся за 3-5 поливов, 15-35% воды уходило на глубинный сброс (Мочалов, Халиков, Олимов, 1981). Поливная норма для хлопчатника и люцерны составляет 1,0-1,5 тыс. м /га, достигая при ненормированном водопользовании 3-4 тыс. м /га и более. Поливы большой продолжительности приводят к обильному промачиванию не только корнеобитаемого слоя, но и нижележащих грунтов, что способствует неравномерному развитию просадок. В первые годы орошения Яванской долины оросительная норма 10-16 тыс. м /га и более подавалась за 2-3 полива, которые проводились в течение 7-10 дней при поливной норме 3,5-6 тыс. м /га. В результате средняя глубина промачивания грунтов за год превышала 5-6 м. Важное значение имеет длина поливных борозд и их состояние. Продолжительность впитывания в начале борозды большая и вода промачивается глубже, чем в конце, куда она может дойти через несколько часов и позже. Поэтому при бороздах длиннее 80-100 м возможно столь неравномерное увлажнение, что начало поливного участка просядет и станет водоисточником, как это имело место на плато Урта-Боз. Более удалённые участки остаются не замоченными и в рельефе представляют останцы, куда воду можно подать после планировки.
