2.2. Расчет элементов техники полива по бороздам.

Наибольшее распространение из всех типов борозд имеют проточные длинные борозды. Элементы техники полива по длинным бороздам и предлагается рассчитать в проекте.

Исходными данными для расчета являются:

1. уклон дна борозды I; он принимается равным сред­нему уклону планшета в направлении полива;

2. минимальное значение поливной нормы при вегетаци­онных поливах m, м³/га;

3. допустимая скорость в отношении размыва дна бороз­ды движущейся водой V_доп ; V_доп ≤ 0,1-0,2 м/с;

4. показатели, характеризующие впитывающую способность почвы: К_о и ά.

Расчетом устанавливаются:

h - глубина воды в борозде;

q - расход в борозду, л/с;

t - продолжительность добегания воды по борозде, ч;

l - длина борозды, м.

Глубина воды в борозде h, м, определяется из зависимости:

h = 2*((n*V_доп) / √I) ^1.2

h = 2*((0,04*0,1) / √0,03) ^1.2 = 0,02м

Расход воды в борозду, м³/с, рассчитывается так:

q = V_доп*ω

q = 0,1*0,00135= 0,00006 м³/с

где ω – площадь живого сечения борозды, м², при ширине борозды по дну b=0 и заложении откоса m=1,5;

ω = m*h²

ω = m*h²=1,5*0,02² = 0,0006 м²

Продолжительность добегания воды по борозде t, ч, при условии впитывания расчетной поливной нормы определится по следующей зависимости:

t = ((m*a) / (10000*K₀*β)) ^1/1-ά

t = (400*0,8) / (10000*0,056*0,072)) ^2,2 = 9,5ч

где а - расстояние между осями борозд, м. Принимается равной 0,6-0,7 м для легководопроницаемых почв и 0,8-0,9 для тяжелых почв;

β - площадь впитывания на участке борозды длиной 1 м, м²;

β = b+λ*h√(1+m²); при b=0 и m=1,5

β = λ*h√3,25=1,8*λ*h

β = 1,8*2,0*0,02 = 0,072м²

где h - глубина воды в борозде, м;

λ - коэффициент, учитывающий капиллярные свойст­ва почвы. Принимается в следующих пределах: для тяжелых почв - 2,5: для средних - 2,0; для легких - 1,5.

Длина борозды определяется из основного уравнения по­верхностного полива q*t=m*a*l. Отсюда с соответствующими преобразования получаем, м:

l = (q*t*10000) / (m*a)

l = (0,00006*34200*10000) / (400*0,8) = 641м

где q - расход в борозду, м³/с;

t - продолжительность добегания воды, выраженная в секундах

m - поливная норма,м³/га;

a - межбороздное расстояние, м.

Определим расход в борозду из уравнения:

q₁ = (m_max*a*l) / (10000*t₁) (11)

q₁ = (500*0,8*641) / (10000*887,33) = 0,030 м³/с

где t₁ - продолжительность полива при выдаче максимальной поливной нормы, с.

t₁ = ((m_max*a) / (10000*K₀*β₁)) ^1/1-ά*3600

t₁ = ((500*0,8) / (10000*0,056*0,72)) ^2,2*3600 =887,33с

где m_max - максимальное значение поливной нормы, м³/га.

β₁ =1,8*λ*h₁

β₁ =1,8*2,0*0,2 = 0,72м²

где h₁ - глубина воды в борозде при выдаче максимальной поливной нормы m_max;

h₁ = 0,4*(³√q₁/ ⁶√I)

h₁ = 0,4*(³√0,030/ ⁶√0,002) = 0,4 м

В последнем уравнении два неизвестных q₁ и h₁. Принимаем значение q₁, в пределах рекомендуемых величин (но несколько меньше, чем q), определяем h₁, а затем t₁. Представляя полученные значения t₁ и q₁ в формулу (11), должны получить тождество. В противном случае следует принять другое значение q₁ и повторить расчет. Проверим фактическую скорость движения воды по борозде:

V_факт =q₁/ω= q₁/1,5*h²

V_факт =0,030/0,0006 = 0,05 м/c

Фактическая скорость должна быть не более 0,1-0,2 м/с.

V_факт = 0,05 м/с, т.е. 0,05 м/с ≤ 0,1-0,2 м/с.