Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по теме 7
2. Методика исследований 21
2.1. Анализ природных условий зон рисосеяния 21
2.2. Условия и методика проведения исследований 30
3. Сравнительная оценка и разработка конструкций внутрихо зяйственной сети оросительных рисовых систем 40
3.1. Анализ технических показателей внутрихозяйственной сети различных зон рисосеяния 40
3.2. Сравнительная оценка конструкций внутрихозяйственной сети оросительных рисовых систем в условиях Приазовских плавней 50
3.3. Пути технического совершенствования конструкций оросительных рисовых систем 53
3.4. Мелиоративное состояние земель зоны Приазовских плавней при применении различных конструкций внутрихозяйственной сети рисовых систем 55
3.5. Принципиальные планировочные схемы конструкций оросительных рисовых систем и их сравнительные технико-экономические показатели 62
3.6. Оптимальная организация водопользования на оросительных рисовых системах 68
3.7. Внутрихозяйственная оросительная сеть закрытого
типа 73
4. Методы орошения и техника полива риса и севооборотных культур 77
4.1. Комбинированное орошение риса 77
4.2. Техника полива севооборотных культур 84
4.3. Оросительная система для комбинированного орошения риса и севооборотных культур 89
4.4. Орошение с использованием сбросных вод рисовых систем 93
5. Осушение поверхности и планировка чеков 102
5.1. Влияние дренированное ти рисового поля на урожай риса и степень засоления почв 102
5.2. Осушение поверхности чеков 117
5.3. Сохранение плодородия почв и планировка рисовых полей 123
6. Анализ конструктивных решений гидротехнических сооружений на внутрихозяйственной сети ... 134
6.1. Чековые сооружения и сооружения на каналах 134
6.2. Устройство для регулирования воды 139
7. Экономическая эффективность 143
Выводы 147
Литература
- Условия и методика проведения исследований
- Сравнительная оценка конструкций внутрихозяйственной сети оросительных рисовых систем в условиях Приазовских плавней
- Оросительная система для комбинированного орошения риса и севооборотных культур
- Сохранение плодородия почв и планировка рисовых полей
Введение к работе
На октябрьском (1984 г.) Пленуме ЦК КПСС, принявшем долговременную программу мелиорации, отмечена необходимость приближения науки к конкретным задачам, направленности исследований на рациональное использование водных и земельных ресурсов, повышение продуктивности сельскохозяйственного производства.
Продовольственной программой СССР, одобренной майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, предусматривается в 1985 году довести производство риса в стране до 3 млн. тонн, а к 1990 году -до 3,3-3,5 млн. тонн. В связи с этим предстоит выполнить значительные объемы работ по проектированию, строительству и освоению новых рисовых систем, а также по переустройству и реконструкции устаревших.
Краснодарский край является крупнейшим рисосеющим районом страны. Площадь оросительных рисовых систем в крае достигла 260 тыс. га. Однако урожаи риса продолжают оставаться невысокими, не отвечающими экологическим возможностям этой культуры. Особенно низка урожайность люцерны - основной сопутствующей культуры рисового севооборота.
Основными причинами низкой продуктивности рисоводства являются несовершенство конструкций рисовых оросительных систем и несоблюдение технологии возделывания риса в севообороте. Анализ конструкций внутрихозяйственной сети рисовых систем по основным рисосеющим зонам СССР показывает их разобщенность, отсутствие отраслевой стандартизации и комплексного подхода в решении вопросов орошения риса и севооборотных культур.
Целью данной работы явилось обобщение опыта проектирования оросительных рисовых систем, исследование факторов, влияющих на величину оросительной норш, и приемов ее сокращения, разработка наиболее совершенных конструкций оросительных систем, в равной степени отвечающих требованиям орошения риса и севооборотных культур, способов полива сопутствующих культур в рисовом севообороте, методов улучшенной планировки чеков и мероприятий по осушению их в критические периоды сельскохозяйственных работ.
В результате проведенных исследований для условий Кубани разработаны новые, более совершенные конструктивные модули внутрихозяйственной оросительной сети, позволяющие применять рациональные приемы сокращения оросительной нормы и повышения урожайности риса. Обоснован переход на модульный принцип проектирования оросительных систем с внедрением стандартизации их элементов и созданием необходимых условий для автоматизации водораспределения. На основании учета биологических особенностей развития риса предложен метод комбинированного орошения его, а также разработана унифицированная конструкция оросительной системы для полива риса и севооборотных культур.
Разработан способ оценки качества эксплуатационной планировки на основе аэрофотосъемки.
Актуальность темы вполне обоснована, а проведенные исследования по усовершенствованию конструкций оросительных рисовых систем направлены на решение важнейших задач мелиорации земель.
Реализация работы осуществлялась в институте "Кубаньгипро-водхоз" при проектировании оросительных систем в Краснодарском крае.
Основное содержание работы и полученные результаты исследований рассматривались на заседаниях научно-технического совета института "Кубаньгипроводхоз" (1977), кафедры сельскохозяйственных мелиорации НИШ (1978), докладывались на 27-29-й научно-технических конференциях НИШ (1976-1978), научно-технических советах Минводхоза СССР (1977) и В.О. "Союзводпроект" (1978), научно-технической конференции "Пути совершенствования проектирования, строительства и эксплуатации оросительных рисовых систем в направлении повышения урожайности, снижения загрязнения сбросных вод химикатами и экономии оросительной воды" (Краснодар, 1983), на координационном совете ВНИИ риса (1984) и на научно-практической конференции НИМИ "Повышение технического уровня оросительных систем на Северном Кавказе" (1984).
По результатам исследований опубликовано 14 научных работ, получены 2 авторских свидетельства и одно положительное решение на изобретение. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций и предложений производству. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включает 19 рисунков, 35 таблиц. Список литературы содержит 145 наименований отечественных и 10 работ зарубежных авторов.
Условия и методика проведения исследований
Сравнение конструкций внутрихозяйственной сети оросительных рисовых систем проводилось при проектировании их на одном и том же рельефе местности для описанных шести рисосеющих регионов страны при следующих условиях: площадь участка - 555 га; съемка масштаба I : 2 000; контур участка, точки подачи и сброса воды для всех регионов одинаковы; рельеф участка выбран типичный с объемом планировки 1000-1500 м3/га; инженерно-геологические и гидрогеологические условия приняты конкретными для каждого региона; проектирование выполнено в полном объеме на уровне рабочей документации с подсчетом сметной стоимости; на участках принят 7-8-польный севооборот.
Такой же метод сравнительной оценки был применен для условий рисосеяния в Краснодарском крае, где на одном и том же участке землепользования колхоза им. Ленина Красноармейского района запроектированы три варианта различных конструкций оросительной системы: "Кубанская", с картами Краснодарского типа и с картами-чеками. Сравнению подлежали технические показатели внутрихозяйственной сети и строительная стоимость (В.Я.Долженко и др.,1977).
При нанесении разработанных севооборотных модулей на одинаковый условный рельеф сравнению подверглись 6 различных конструкций на одинаковой площади 144 га при всех прочих равных технических условиях.
Исследование мелиоративного состояния орошаемых земель, тех ники полива сопутствующих культур (люцерны) и разработка схем орошения с использованием сбросных вод произведены в различных хозяйствах на рисовых системах Краснодарского края, ссылка на которые дана в соответствующих главах настоящей работы.
При исследовании методов орошения сопутствующих культур сравнительной оценке подверглись технико-экономические показатели вариантов полива люцерны на оросительной системе "Кубанская" и картах Краснодарского типа на одинаковой севооборотной площади с применением дождевальных агрегатов ДЩЇ-70, ДДА.-І00 МА, "Сигма", поливочного агрегата ППА-ЗОО; рассматривался также полив с помощью кротовин.
При сравнении применения различных конструкций в зависимости от мелиоративного состояния земель зоны Приазовских плавней был проведен комплекс инженерно-мелиоративных исследований на опытно-производственном рисовом участке левобережной Темрюк-ской оросительной системы в течение 3-х лет. На этом участке были построены карты Краснодарского типа (ККТ) и карты-чеки широкого фронта залива и сброса воды (КЧШФ). Эти два варианта конструкций систем и явились основой для сравнительных испытаний. Из соображений идентичности условий опыты были заложены на расположенных рядом карте-чеке и карте Краснодарского типа.
Исследования по формированию элементов водного баланса в условиях затопленного рисового поля проводились по методике В. Б. Зайцева (1975) с помощью вегетационных сосудов-испарителей.
Насыщение почвогрунтов, фильтрация, испарение с водной поверхности рисового поля, транспирация, изменение запаса солей в верхнем слое почвы, а также содержание гумуса и азота определялись в условиях полевых опытов по общепринятым методикам. Данные полевых наблюдений обрабатывались методами матема тической статистики (Б. А. Доспехов, 1979).
Объемы подачи и сброса воды измерялись с помощью трапецеидальных водосливов На чеках было предусмотрено максимально возможное сохранение верхнего растительного слоя почвы в естественном состоянии с целью обеспечения плодородия почвы и уменьшения потерь воды на вертикальную фильтрацию с затопленного рисового поля и из оросительных каналов.
Степень спланированности поверхности чеков определялась по методике М. И. Зыряновой путем геодезического нивелирования по квадратам 20 х 20 м.
Физический объем воды, поступающей на рисовое поле от выпадения осадков, определялся с помощью осадкомера Третьякова и ГШ-1000. Для контроля были использованы данные ближайших метеорологических станций государственной сети.
Объем пошедшей на увлажнение почвогрунтов воды был найден путем определения влажности (в 4-кратной повторности) почвенных образцов, отобранных на глубине до уровня грунтовых вод перед подачей воды и после затопления чеков. В месте взятия проб на поверхности чека устанавливалось кольцо для ограждения примыкающей к скважине площади; вода, находящаяся внутри кольца, удалялась, после этого на площадке, освобожденной от воды, бурилась скважина для взятия проб. Пробы отбирались на глубинах 0,05; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 и 1,4 м.
Сравнительная оценка конструкций внутрихозяйственной сети оросительных рисовых систем в условиях Приазовских плавней
В СССР научно-технический прогресс в мелиорации, и в частности в рисосеянии базируется на преимуществах социалистической организации производства и производственных отношений. Это позволяет планировать поэтапные пути дальнейшего совершенствования конструкций оросительных рисовых систем, удовлетворяющих основному критерию - повышению урожайности при одновременном снижении себестоимости возделываемой культуры. Выполнение этих целей возможно на основе системного (комплексного) подхода к конструкциям оросительных рисовых систем.
Конечным итогом научно-технического прогресса в рисосеянии является стандартизация конструкций и элементов, которая позволит осуществить внедрение процессов автоматизации поливов и индустриализации строительства. Этому должны предшествовать научные исследования по режиму орошения риса и сопутствующих сельскохозяйственных культур; автоматизации водораспределения; гидравлике сооружений массового применения; оптимизации площа-. ди чека; дальнейший анализ факторов, обеспечивающих стабильное хорошее почвенно-мелиоративное состояние оросительных систем; разработка на основании экспериментов рекомендаций по механизации полива сопутствующих с.-х. культур с целью создания новой высокоэффективной техники и пр.
Технически совершенные оросительные системы должны обеспечивать выполнение заданного режима орошения, гарантирующего получение экономически обоснованных высоких урожаев. В таких системах должны быть сведены к минимуму затраты ручного труда на орошение и все виды непроизводительных потерь воды и земли.
Практика показала, что оптимальная площадь чека играет немаловажную роль. Чрезмерное увлечение размерами рисового поля не оправдало себя.
В настоящее время инженерная мысль направлена на конструкцию оросительной системы с закрытой внутрихозяйственной сетью. Расчеты показывают, что при такой конструкции внутрихозяйственного комплекса непроизводительные потери воды и земли не будут превышать 7 %.
Такая система включает в себя автоматизированный водозабор, рациональную подводящую и распределительную сеть водовода, а также высокопроизводительную технику полива. Эксплуатация этих систем должна удовлетворять возросшие требования к качеству водо-распределения на системе и обеспечивать эффективность более перспективных способов и техники поливов.
В этом отношении важнейшее значение на рисовых системах приобретают телемеханизация и автоматизация поливов (В. Я. Должен-ко и др., 1976, 1977). Автоматизация поливов пока не получила широкого распространения на внутрихозяйственной сети рисовых систем, однако многолетняя работа, проведенная в этом направлении проектировщиками и строителями, дала обнадеживающие результаты.
Анализ проектируемых элементов внутрихозяйственной сети оросительных рисовых систем, характеристик ее в зависимости от зональных особенностей природных условий зон рисосеяния, технико-экономических показателей позволил наметить основные признаки технического совершенствования внутрихозяйственного комплекса рисовых систем: максимальный КПД; максимальный КЗИ; стандартизация и унификация элементов внутрихозяйственного комплекса; автоматизация водораспределения; обеспечение наилучших условий для работы сельскохозяйственной техники и обслуживания персонала; стабильность или последующее улучшение мелиоративного состояния системы и прилегающих территорий при возделывании как риса, так и сопутствующих ему в севообороте культур; распространение на участках с легкими почвами закрытой или лотковой сети, наряду с противофильтрационными мероприятиями на земляных каналах; разработка способов уменьшения фильтрации с площади затопленных чеков и другие пути сокращения оросительной нормы.
Для определения типов конструкций каналов и сооружений вся территория массива на основании почвенной съемки должна быть тщательно районирована по почвенно-гидрогеологическим признакам: обычные минерализованные почвы; легкие песчаные и ракушечниковые почвы; почвы с толщиной торфяного слоя более 30-40 см, нуждающиеся в предварительном проведении культуртехнических работ.
Оросительная система для комбинированного орошения риса и севооборотных культур
Описанные ранее конструкции рисовых систем не отвечают требованиям возникших проблем по комбинированному орошению риса и поливу севооборотных культур.
В Краснодарском крае из общей площади существующих рисовых систем 260 тыс..га примерно 30 % занимает оросительная система "Кубанская", столько же - КЧШФ, остальная часть занята картами Краснодарского типа. Дальнейшее проектирование рисовых оросительных систем идет по пути внедрения системы "Кубанская", которая также не отвечает вышеперечисленным требованиям.
В.связи с этим разработана конструкция оросительной системы, которая обеспечивает комбинированный режим орошения риса и полив сопутствующих культур рисового севооборота (рис. 4.3).
Конструкция этой системы предусматривает: подачу и регулирование слоя воды на чеках при орошении риса затоплением; подачу воды в дрены-оросители для полива севооборотных культур или увлажнения рисового поля в некритический период при комбинированном орошении (закрытый вариант дрен-оросителей); оперативное осушение рисовых чеков в напряженный период сельскохозяйственных работ.
Предлагаемая конструкция оросительной системы исключает разбивку системы на карты и чеки. Рисовые поля разбиваются на равновеликие площади 6-Ю га, при этом ликвидируются картовые оросители и сбросы.
Гидротехнические сооружения, устанавливаемые в голове и в . конце дрен-оросителей, должны совмещать в себе функцию подачи и сброса воды на чек. Этими сооружениями регулируются подача и сброс воды непосредственно на чек при орошении риса и дрену-ороситель при орошении севооборотных культур.
Орошение севооборотных культур может выполняться с помощью дождевальных машин (при открытом варианте дрен-оросителей) или по специально нарезаемым кротовинам, в которые вода поступает из дрен-оросителей.
Аналогично ведется полив риса в некритический период при комбинированном орошении. При поливе дождеванием расстояние между дренами-оросителями должно быть равным величине захвата дождевального агрегата, а протяженность диктуется длиной их проходов.
Для дождевальных агрегатов ДДА-ЮО МА, ДЩ-70 или ДЦЦ-ЮО необходимое расстояние между дренами-оросителями должно быть 120 м, что создает неудобство обработки рисового чека. Поэтому предложено при применении этих машин для увеличения ширины, чека до 240 м выводить под отметку поверхности его дополнительный ороситель-сброс, из которого вода забирается дождевальным агрегатом (рис. 4.4). При поливе риса затоплением вода подается в ороситель-сброс, переполняет его и через бровки поступает на чек.
Строительство оросителей-сбросов лучше всего производить виброштампованием для исключения повышенной фильтрации из чека в условиях залегания легких грунтов, либо покрывать бетоном или устраивать лотки. Из этого следует, что параметры дождевального агрегата для применения в рисовых севооборотах должны быть увязаны с конструкцией внутрихозяйственной сети рисовых систем, и, наоборот, сеть в плане - с параметрами дождевального агрегата.
Полив сбросными водами культур нерисового севооборота, в частности, овощных, позволит при отсутствии организованного сброса воды полностью исключить отведение загрязненных пестицидами сбросных вод в водоприемники.
Сдерживающим началом при этом может оказаться ирригационное качество и уровень загрязнения сбросных вод пестицидами. Почвы Барнавинской и Федоровской оросительных систем мало- и среднезаеолены, что характеризует благоприятное мелиоративное состояние массива с точки зрения возможности полива овощей сбросными водами. Недостаточная изученность качества сбросных вод рисовых оросительных систем с позиций возможности использования их для полива овощей послужила основанием для настоящих исследований.
Для оценки ирригационного качества воды Афинского коллектора, являющегося основным сбросным трактом Закубанского массива, были использованы данные наблюдений за общей минерализацией и солевым составом его воды на Варнавинской (4 точки) и Федоровской (3 точки) оросительных системах. Результаты этой оценки представлены в таблице 4.7.
Результаты проведенной ирригационной оценки качества сбросных вод характеризуют пригодность их для полива овощных культур в хозяйствах этих систем как с точки зрения влияния на солевой режим орошаемых почв и их плодородие, так и с позиций солеус-тойчивости культур.
Полив овощей водой, отводимой с рисовых полей, не оказывает неблагоприятного воздействия на орошаемые почвы - опасность их засоления и осолонцевания исключена.
Сбросные воды Варнавинской и Федоровской оросительных систем, используемые для полива культур овощного севооборота, имеют минерализацию в основном в пределах 0,6-0,7 г/л, т.е. значительно ниже предельно допустимого уровня содержания солей в поливной воде для овощных культур, равного 1,0 г/л.
Технология возделывания риса предлагает широкий комплекс мер борьбы с болезнями, вредителями и сорняками риса, состоящий из агротехнических, профилактических, организационно-хозяйственных и химических способов борьбы, (Методические указания по технологии возделывания риса, 1979). Исключительную опасность для объектов окружающей среды представляют пестициды, а из класса последних - гербициды. Для борьбы с сорняками на посевах риса используются гербициды контактного и системного действия, применяемые в рисосеющих хозяйствах согласно рекомендациям Всесоюзного научно-исследовательского института риса ("Рекомендации по технологии возделывания риса в зоне
Сохранение плодородия почв и планировка рисовых полей
Для проведения такой работы требуются на некоторое время огромные трудовые ресурсы, так как эту работу необходимо провести по подготовленному к посеву ПОЛЮ (после прикатывания катками) в течение 2-3 суток до затопления водой. Это приводит к тому, что в производственных условиях топографическую съемку полей с целью контроля их выровненное ти выполнить не представляется возможным и текущая планировка чеков проводится глазомерно и поэтому некачественно.
В связи с этим предложен способ определения рельефа поверхности для оценки качества выровненноети рисовых чеков на основе аэрофотосъемки, который позволит повысить качество контроля планировки и производительность труда геодезистов, даст возможность судить о ходе залива и состоянии микрорельефа чеков всей системы (а. с. В 605083).
Используя слой воды в качестве нивелира при различных глубинах затопления, на основе аэрофотосъемки можно получить микрорельеф поверхности рисового чека. Если фиксировать глубину затопления по водомерной рейке в период фотосъемки, то можно с достаточной степенью точности определить объем планировочных работ.
Применение указанного способа произведено в колхозе "Россия" Красноармейского района на системе Р-2-2 в производственных условиях.
Оценка качества планировки поверхности чеков выполнялась двумя способами: известным - нивелированием по квадратам - и предложенным, основанном на аэрофотосъемке.
Работы по первому способу, который является контролем, выполнялись следующим образом. Непосредственно на площадке исследований перед началом затопления поля чеки после прикатывания разбивались на квадраты со стороной 20 м и производилось их нивелирование. После нивелирования материал обрабатывался, и на планшете наносились горизонтали, соответствующие условию, при котором производилась аэрофотосъемка.
Перед началом аэрофотосъемки подготавливались наземные ориентиры, разрабатывались маршруты , устанавливались водомерные рейки в чеках. Порядок работ был следующий: полет самолета по заданному маршруту, фиксирование горизонта воды в чеке по всем рейкам пролета аппарата согласовывались с исполнителями по следующим соображениям. Глубина затопления чеков должна быть 0,12-0,16 м, а время, которое потребуется на создание такой глубины, равно трем суткам, следовательно темп затопления составляет 30-50 мм в сутки. На основании выполненных снимков для каждого чека определялись места срезок и насыпей, дальность перемещения и объем планировочных работ.
С целью выявления уклона водной поверхности на затапливаемых чеках устанавливались водомерные рейки в трех местах: у водовыпуска из оросителя в чек (20 м от нижнего бьефа), на середине одной из сторон чека и у водовыпуска из чека в сброс (20 м от нижнего бьефа). Нули реек определялись с точностью до I мм.
С началом затопления чека в журнале поливальщика отмечалось время набора слоя воды в 5, 10, 15, 20 и 22 см от условного деления на водомерной рейке, соответствующего моменту выхода уровня воды на поверхность чека (условного нуля). Число отмечаемых уровней и разрыв между ними устанавливается в соответствии с необходимой точностью съемки, например, через 3, 5, 10 см. В момент на бора заданного слоя воды, например, 5 см, производилось фотографирование чека с вертолета, самолета или других приспособлений, например, самоходной вышки, установленной на автомобиле и предназначенной для обслуживания уличных фонарей освещения. Фотографирование чека повторялось при наборе последующих слоев в 10, 15, 20 см до тех пор, пока весь чек не покрывался водой (при слое 22 см). В момент затопления всего чека фиксировался уровень воды от условного нуля. Фотографирование производилось без соблюдения масштаба. Масштаб изображения объекта (чека) устанавливается при печатании снимков по известным размерам сторон, ориентируясь по меткам на углах чека.
