УДК 631.67: 634.8 ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРОШЕНИЯ ВИНОГРАДНИКОВ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ

УДК 631.67: 634.8
ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРОШЕНИЯ ВИНОГРАДНИКОВ НА
СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ
А.М. Зербалиев – канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет»,
г. Махачкала, Россия
На основе проведённых исследований рекомендуются эмпирические зависимости
определения противоэрозионных нормативов техники бороздного полива виноградников.
Для условий предгорной зоны приведены некоторые результаты экспериментальных
исследований противоэрозионной технологии бороздного полива виноградников
переменной струёй.
On the basis of carried out investigations is recommended the imperitial dependence of
definition of antyerosional normatives of furrow irrigation’s techniques of vineyard. There are
some results of experimental investigations of antyerosional technology of furrow irrigation of
vineyard with variable stream for foothill’s zone conditions.
На участках с большими уклонами (>=0,01) бороздной полив виноградников
осложняется возникновением эрозии почв, уменьшением КПД техники полива,
производительности труда поливальщиков и неравномерностью распределения влажности
по длине борозды.
Некоторые авторы, учитывая эти обстоятельства, рекомендуют осваивать участки с
уклонами более 0,01 под сады и виноградники, путём террасирования или контурного
орошения.
В отличие от обычных поливов по бороздам при контурном орошении нарезка
борозд, посадка саженцев и их поливы проводятся в направлении горизонталей или под
небольшим углом к ним. Такая технология возделывания многолетних насаждений для
условий предгорной и горной зон Дагестана распространения не получило. Основная
причина здесь эта сложность освоения таких земель.
При сложном рельефе возникает необходимость нарезки тупиковых, наливных и
других видов борозд, осложняющих организацию проведения поливов. Основными
преимуществами этой технологии орошения земель являются снижение размеров эрозии
почвы, повышение урожаев сельхозкультур на 10…15 % и экономия поливной воды. Но
её применение, на участках со сложным
рельефом местности, резко повышает
дополнительные затраты на планировку поверхности участка и снижает
производительность труда на поливах.
На недостаточно спланированных участках со слабо проницаемыми почвами, с
целью более глубокого и равномерного увлажнения активного слоя почвы, отдельными
авторами
рекомендуются полив по бороздам-щелям. Характерной особенностью
конструкции таких борозд является то, что ниже дна нарезается щель глубиною до 40 см.,
обеспечивающую увеличение смоченного периметра почти в два раза по сравнению с
обычными бороздами, уменьшение скорости течения воды в борозде и предотвращение
эрозии почвы. При этом длина борозд на участках с уклонами 0,002…0,005 достигается
до 350 м, а поливная струя до 1 л/с. Основным недостатком этого способа можно отнести
ограниченность его применения на уклонах более 0,03.
Равномерное увлажнение почвы по длине борозд можно достичь при поливе по
прерывистым бороздам-ячейкам. Основное назначение борозд-ячеек, устраиваемых
длиною 5…30 м, это задерживание воды в них от образования стока и равномерное
распределение влаги по длине борозд. Наибольший эффект от применения таких
конструкций борозд получается на почвах с высокой проницаемостью и, особенно, при
орошении дождеванием. При способе полива по бороздам- ячейкам эрозия почвы
практически отсутствует, но орошение дождеванием для многолетних насаждений
неприемлемо для склоновых земель.
Одним из эффективных способов, увеличивающих размер поливной струи и
противоэрозионную устойчивость поверхности почвы, является закрепление почвенной
поверхности сечения борозд искусственными структурообразователями, получившее свое
применение в Ростовской области. В качестве структурообразователей рекомендуется
полимер К-4. Обработанная ими поверхность почвы приобретает достаточную
сопротивляемость к размыву и повышается водопроницаемость. Основными
достоинствами этого способа являются улучшение водных свойств и противоэрозионная
стойкость почв к размыву.
Проведённые исследования по противоэрозионной технологии орошения склоновых
земель различных авторов носят зональный характер, так как почвенно-климатические
условия отличаются от других регионов своими особенностями. Поэтому, вопрос о
противоэрозионной технологии орошения склоновых земель, характеризующихся
большими уклонами и сложным рельефом, требуют дальнейшего изучения и
исследования параметров техники полива для конкретных сельскохозяйственных культур.
Учитывая преимущества и недостатки существующих способов полива склоновых
земель, наиболее приемлемым для наших условий, с учётом возможностей хозяйств и
современного уровня развития мелиораций в регионе, является механизированный способ
полива по бороздам переменной струёй.
Интенсивность эрозии почвы в основном зависит от размера поливной струи (q) в
борозду и уклона поверхности в направлении полива (i). С увеличением расхода воды в
борозду от 0,05 до 1 л/с на уклонах 0,02…0,05 возрастает интенсивность эрозии почвы от
0,6 до 5,6 мм. Насыщение почвы влагой происходит в начальный период подачи воды в
борозду продолжительностью 35…45 мин. После чего интенсивность эрозии усиливается
в начале первого часа, затем постепенно уменьшается.
Для снижения размеров эрозии почвы предлагается уменьшить первоначальный
расход воды в борозду на 50…60 %. Это способствует резкому снижению величины
смываемого слоя почвы и обеспечивает более равномерное впитывание поданной воды по
длине борозды. Поэтому в наших исследованиях принята технология бороздного полива
переменной струей с выдачей максимально допустимого расхода воды в начале, а после
достижения поливной струи на 0,8 длины борозды – уменьшают расход поливной воды на
50…60 % до выдачи полной поливной нормы.
Такая технология полива обеспечивает относительно равномерное увлажнение по
длине борозды, предотвращает ирригационную эрозию почвы, даёт экономию
оросительной воды на 30…40 % и повышает урожаи сельхозкультур (виноградники) на
30…50 %.
На основании проведённых за ряд лет исследований установлены допустимые размеры
слоя смыва почвы: для дерново-подзолистых почв – 0,57 мм/год; для каштановых –
0,36 мм/год; для сероземов – 0,27 мм/год.
По результатам экспериментальных данных и методом математического анализа получена
эмпирическая формула определения допустимых расходов воды в борозду
18,9  k 0, 49
q
, л/с,
(1)
i 1.722
где
k – характеризует водопроницаемость почв: для легких суглинков – 0,175; для
средних – 0,093 и для тяжелых почв – 0,053; i – уклон дна борозды.
Формулу рекомендуется применять при уклонах 0,02…0,05 и длине борозды 50…150 м.
С учетом экологически допустимых размеров эрозии почвы к размыву, формулу (1)
можно представить в следующем виде
a
q  1, 722 , л/с,
(2)
i
где a – характеризует почвенные свойства к размыву: для лёгких почв – 0,0007; для
средних почв – 0,00055 и для тяжёлых – 0,00045.
Для сравнения прогнозных значений, получаемых по формуле (2), используем формулу
В.Ф. Носенко по определению расхода воды в борозду, рекомендуемую для орошения
земель с уклонами до 0,1
qпр
, л/с,
(3)
q
i
где q пр – приведенный расход, равный 0,004…0,005.
Таблица 1
Сравнительные значения экологически допустимых расходов воды в борозду,
вычисленные по формулам (2), (3)
Водопроницаемость
почв, К
Уклоны,
(i)
Экологически допустимые
расходы воды в бор борозду,
(q, л/с)
a
qпр
q  1, 722
q
i
i
Сильная
0,3
0,05
0,31
0,13
0,20
0,12
Средняя
0,03
0,05
0,25
0,11
0,17
0,10
Слабая
0,03
0,05
0,18
0,08
0,13
0,08
Результаты полученных данных показывают, что некоторые расхождения в
допустимых значениях расходов воды в борозду возможны, так как экспериментальные
исследования проводились в различных природно-климатических зонах страны с
неодинаковыми почвенно-мелиоративными и другими условиями.
Поэтому, рекомендуемая формула (2) вполне может быть использована для
определения прогнозных значений экологически допустимых расходов воды в борозду.
На основании результатов проведенных исследований и анализа данных, влияющих
на интенсивность эрозии почвы, получена прогнозная зависимость слоя смыва почвы, по
которой можно установить экологически допустимые параметры техники бороздного
полива
hp=146,5·q1,18· . i 1,07, мм.
(4)
С учетом экологически допустимой нормы ирригационной эрозии почвы, используя
зависимости (2) и (4), получены нормативные значения основных параметров бороздного
полива переменной струей (максимально допустимые нормы расходов воды в борозду
(q1/q2); водопроницаемость почвы (К); уклоны (i); длина борозды (L); время добегания и
время дополива (t1, t2) ).
Таблица 2
Рекомендуемые элементы техники полива по бороздам переменной струей
(на примере полива виноградников)
Водопроницаемо
сть, К, дм/мин
Уклоны,
i
Расход воды
в борозду,
Продолжительность
полива, ч
Длина
борозды, L, м
q, л/с
0,175
0,0935
0,0531
0,02
0,03
0,05
0,02
0,03
0,05
0,02
0,03
0,05
0,7/0,5
0,5/0,3
0,2/0,08
0,5/0,35
0,4/0,20
0,15/0,06
0,45/0,3
0,3/0,15
0,1/0,05
на
добегание
струи, t1
0,6
3,0
8,0
0,8
4,0
9,0
1,0
7,0
11,0
на
дополив,
t2
10,0
6,0
30,0
8,5
7,0
36,0
8,5
14,0
42,0
110…140
80…110
50…80
120…150
90…120
60…90
150…180
110…140
80…110
По данным табл. 2 видим, что с увеличением уклона расход воды снижается,
продолжительность полива увеличивается и, соответственно, падает производительность
труда на поливе. Это говорит о том, что орошение склоновых земель без применения
специальных водосберегающих технических средств регулирования размерами поливной
воды в борозды невозможно.
Для осуществления такой технологии полива, регулированием расходов воды
малыми размерами поливных струй, необходимо применение механизированного
орошения с помощью поливных трубопроводов, имеющих регулируемые водовыпуски. А
это возможно при наличии (самонапорных) поливных трубопроводов с гидрантами, как
наиболее рациональной оросительная сети для условий склоновых земель.
Выводы:
1.
Получены
эмпирические
формулы
прогнозирования
величины
ирригационной эрозии почв и максимально допустимых расходов воды в борозду при
орошении склоновых земель.
2. Для больших уклонных участков склоновых земель установлены экологически
допустимые нормативы техники бороздного полива виноградников переменной струей.
3. Рекомендуется противоэрозионно-водосберегающая технология полива склоновых
земель (виноградники).
4. Предлагаемая технология полива обеспечивает экономию поливной воды до 40 %,
повышает производительность труда на 35 % и значительно снижает ирригационную
эрозию почвы.