Поверхностное орошение
Поверхностное орошение – это когда вода подается и распределяется по поверхности почвы под действием силы тяжести. Это, безусловно, самая распространенная форма орошения во всем мире, и она практикуется во многих регионах практически без изменений на протяжении тысячелетий.
Поверхностное орошение часто называют паводковым орошением, подразумевая, что распределение воды является неконтролируемым и, следовательно, по своей сути неэффективным. В действительности, некоторые методы орошения, сгруппированные под этим названием, требуют значительной степени управления (например, импульсное орошение).
Процесс
[ редактировать ]Процесс поверхностного орошения можно описать четырьмя этапами. Когда вода подается в верхнюю часть поля, она будет течь или продвигаться по длине поля. Фаза продвижения относится к периоду времени, в течение которого вода подается в верхнюю часть поля и течет или продвигается по длине поля. После того, как вода достигнет конца поля, она либо стечет, либо начнет скапливаться в пруду. Период времени между окончанием фазы продвижения и прекращением притока называется фазой увлажнения, затопления или хранения. Когда приток прекратится, вода будет продолжать стекать и просачиваться до тех пор, пока все поле не будет осушено. Фаза истощения — это короткий период времени после отключения, когда вся длина месторождения все еще находится под водой. Фаза спада описывает период времени, в течение которого фронт воды отступает к нижнему концу месторождения. Глубина подачи воды в любую точку поля является функцией времени возможности, то есть продолжительности времени, в течение которого вода присутствует на поверхности почвы.
Виды поверхностного орошения
[ редактировать ]Бассейновое орошение
[ редактировать ]
Орошение из ровных бассейнов исторически использовалось на небольших участках с ровной поверхностью, окруженной земляными валами. Вода быстро подается на весь бассейн и позволяет ей проникнуть. В традиционных бассейнах вода не может стекать с поля после орошения. Бассейновое орошение предпочтительно на почвах с относительно низкой скоростью инфильтрации. [1] Это также метод поверхностного орошения. Поля обычно создаются так, чтобы повторять естественные контуры земли, но внедрение лазерного выравнивания и планировки земель позволило построить большие прямоугольные бассейны, которые больше подходят для механизированного посевов на широких площадях.
Бассейны с обратным уровнем дренажа
[ редактировать ]Бассейны с обратным дренажем (DBLB) или контурные бассейны представляют собой вариант бассейнового орошения, при котором поле разделено на несколько террасных прямоугольных заливов, которые имеют ступенчатый уровень или не имеют значительного уклона. Вода подается в первый отсек (обычно самый высокий по высоте), а затем заданная глубина подаваемой воды позволяет стечь обратно из этого отсека и течь в следующий отсек, который находится на более низкой высоте, чем первый. Каждый залив орошается поочередно, используя сочетание дренажных вод из предыдущего залива и продолжающегося притока из питающего канала. Успешная работа этих систем зависит от достаточного перепада высот между последовательными пролетами. Эти системы обычно используются в Австралии, где рис и пшеница выращиваются попеременно. [2]
Полив по бороздам
[ редактировать ]
Полив по бороздам осуществляется путем создания небольших параллельных каналов по длине поля параллельно направлению его преобладающего уклона. Вода подается в верхний конец каждой борозды и стекает по полю под действием силы тяжести. Подача воды может осуществляться с использованием закрытой трубы, сифона и кювета или безбанковских систем. Скорость движения воды определяется многими факторами, такими как уклон, неровность поверхности и форма борозд, но, что наиболее важно, скоростью притока и скоростью инфильтрации почвы . Расстояние между соседними бороздами зависит от вида сельскохозяйственной культуры; обычное расстояние обычно составляет от 0,75 до 2 м (от 2,5 до 6,6 футов). Культуру высевают на гряду между бороздами, которые могут содержать один ряд растений или несколько рядов при грядочной системе. Борозды могут иметь длину от менее 100 до 2000 м (от 0,062 до 1,243 мили) в зависимости от типа почвы , местоположения и типа культуры. Более короткие борозды обычно связаны с более высокой равномерностью внесения, но приводят к увеличению потенциальных потерь стока. Полив по бороздам особенно подходит для широкомасштабные пропашные культуры, такие как хлопок , кукуруза и сахарный тростник . Это также практикуется в различных отраслях садоводства, таких как цитрусовые , косточковые фрукты и томаты .
Воде может потребоваться значительный период времени, чтобы достичь другого конца, а это означает, что вода просачивалась в течение более длительного периода времени в верхнюю часть поля. Это приводит к плохой однородности: высокое нанесение на верхнем конце и более низкое на нижнем конце. В большинстве случаев эффективность полива по бороздам можно улучшить за счет увеличения скорости движения воды по полю (скорости продвижения). Этого можно достичь за счет увеличения скорости потока или применения импульсного орошения. Увеличение скорости подачи не только улучшает однородность, но и уменьшает общий объем воды, необходимый для завершения орошения.
Импульсное орошение
[ редактировать ]Этот тип орошения является относительно новым, исследования и разработки его практики и моделирования начались в начале 1980-х годов. [3] Импульсное орошение – это вариант орошения по бороздам, при котором подача воды включается и выключается импульсно в запланированные периоды времени (например, включается на 1 час, выключается на 1,5 часа). Циклы смачивания и сушки снижают скорость инфильтрации, что приводит к более высокой скорости продвижения и более высокой однородности. [4] чем непрерывный поток. Уменьшение инфильтрации является результатом консолидации поверхности, заполнения трещин и микропор, а также распада частиц почвы во время быстрого намокания и последующего уплотнения поверхности на каждой фазе высыхания. [5] Сообщается, что на тех почвах, где погонное орошение эффективно, оно позволяет завершить полив с меньшим общим потреблением воды и, следовательно, с более высокой эффективностью и потенциально дает возможность практиковать дефицитное орошение . [6] Эффективность импульсного орошения зависит от типа почвы; например, многие глинистые почвы быстро уплотняются при постоянном потоке воды, и поэтому импульсное орошение дает мало пользы. [1]
Орошение залива/пограничной полосы
[ редактировать ]Пограничную полосу, иначе известную как пограничное орошение или заливное орошение, можно рассматривать как гибрид равнинного бассейна и бороздкового орошения. Поле разделено на ряд бухт или полос, каждая бухта отделена приподнятыми земляными валами (бордюрами). Заливы обычно длиннее и уже по сравнению с бассейновым орошением и ориентированы так, чтобы совпадать по длине с уклоном поля. Типичные размеры отсека составляют от 10 до 70 м (от 10 до 80 ярдов) в ширину и от 100 до 700 м (от 110 до 770 ярдов) в длину. Вода подается в верхнюю часть залива, который обычно конструируется так, чтобы обеспечить условия свободного течения в нижнем конце. Одним из распространенных вариантов использования этого метода является орошение пастбищ для производства молочных продуктов.
Проливное орошение
[ редактировать ]Ирригация разливами (от английского слова spate, что означает: а. наводнение или наводнение. б. река, заливающая свои берега) использует сезонные разливы рек, ручьев, прудов и озер для заполнения водохранилищ. Это древний метод орошения в засушливом и полузасушливом климате Ближнего Востока, Северной Африки, Западной Азии, Восточной Африки и некоторых частей Латинской Америки. [7]
При поливе водой вода отводится из обычно сухих русл рек, когда река находится в разливе. Паводковая вода затем отводится на поля. Это можно сделать с помощью свободных водозаборов, отводов или насыпей, построенных поперек русла реки. Паводковая вода, продолжающаяся обычно несколько часов или несколько дней, направляется через сеть первичных, вторичных, а иногда и третичных паводковых каналов. Площадь командования может варьироваться от нескольких гектаров до более 25 000 гектаров (62 000 акров).
Системы орошения дождем требуют огромных управленческих усилий для контроля и оптимизации потока воды. Поскольку быстродвижущаяся вода способна перемещать очень большие объемы наносов, высота берегов рек и состав их русел могут быстро меняться. Отклонение потока мощной силы, способной перемещать камни, почву и другие материалы, используемые для изменения пути воды, может оказаться трудной задачей. [8]
Проблемы, связанные с поверхностным орошением
[ редактировать ]Хотя поверхностное орошение можно эффективно осуществлять при правильном управлении и в правильных условиях, оно часто связано с рядом проблем, подрывающих продуктивность и экологическую устойчивость: [9]
- Переувлажнение — может привести к остановке растения, задерживая дальнейший рост до тех пор, пока из корневой зоны не стечет достаточное количество воды. Заболачиванию можно противодействовать с помощью дренажа , плиточного дренажа или контроля уровня грунтовых вод с помощью другой формы подземного дренажа . [10] [11]
- Глубокий дренаж . Чрезмерный полив может привести к перемещению воды ниже корневой зоны, что приведет к повышению уровня грунтовых вод. В регионах с естественными слоями засоленной почвы (например, засоленность на юго-востоке Австралии ) или солеными водоносными горизонтами такой подъем уровня грунтовых вод может привести к попаданию соли в корневую зону, что приведет к проблемам засоления при орошении .
- Засоление . В зависимости от качества воды оросительная вода может добавлять в почвенный профиль значительные объемы солей. Хотя для поверхностного орошения это представляет меньшую проблему по сравнению с другими методами орошения (из-за сравнительно высокой доли выщелачивания ), отсутствие подземного дренажа может ограничить выщелачивание солей из почвы. Это можно исправить путем дренажа и контроля засоленности почвы посредством промывки .
Целью современного управления поверхностным орошением является минимизация риска этих потенциальных неблагоприятных воздействий.
См. также
[ редактировать ]- Орошение
- Орошение в виноградарстве
- Статистика орошения
- Управление ирригацией
- Воздействие орошения на окружающую среду
- Приливное орошение
- Орошение в аллювиальных веерах
- Дефицит орошения
- Ирригационный район
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уокер, WR; Скогербо, Г.В. (1987). Поверхностное орошение . Прентис-Холл, Энглвуд-Клиффс.
- ^ Норт, Сэм (2008). Обзор ирригационных систем бассейна (контур) I: Текущая практика проектирования и управления в южном бассейне Мюррей-Дарлинг, Австралия (PDF) (Технический отчет). CRC для фьючерсов на ирригацию. Серия «Вопросы ирригации» № 01-1/08. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 13 августа 2015 г.
- ^ Хайе, Наим (1984) Гидродинамическое моделирование непрерывного и пульсирующего поверхностного потока. доктор философии диссертация, Инженерный факультет Университета штата Юта, Логан, Юта. (утвержден в середине 1983 г.)
- ^ Эль-Дайн, Т.Г.; Хосни, ММ (2000). «Полевая оценка пульсационных и непрерывных потоков в системах бороздкового орошения». Управление водными ресурсами . 14 (2): 77–87. дои : 10.1023/а:1008189004992 . S2CID 153875489 .
- ^ Кемпер, штат Вашингтон; Траут, Ти Джей; Хамферис, А.С.; Буллок, М.С. (1988). «Механизмы, с помощью которых импульсное орошение снижает скорость инфильтрации борозд в илистой суглинистой почве» . Сделки ASAE . 31 (3): 821–829. дои : 10.13031/2013.30787 .
- ^ Хорст, МГ; Шамуталов, С.С.; Гонсалвес, Ж.М.; Перейра, Л.С. (2007). «Оценка влияния импульсного орошения на водосбережение и урожайность хлопка». Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве . 87 (2): 115–127. дои : 10.1016/j.agwat.2006.06.014 .
- ^ Башир, Эйман Мохамед Фадул (2020). Стратегии борьбы с рисками нестабильного водоснабжения в системах орошения . ЦРК Пресс . п. 2. ISBN 9781000047189 .
- ^ Тадессе, Кассахун Бирхану; Динка, Узнай историю (2018). «Улучшение традиционных систем капельного орошения: обзор» . За завтраком, Амджад (ред.). Ландшафтная архитектура; Чувство места, модели и приложения ИнтехОткрыть стр. 100-1 141–160. ISBN 9781789237122 .
- ^ ILRI, 1989, Эффективность и социальные/экологические последствия ирригационных проектов: обзор. В: Годовой отчет за 1988 год, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды, стр. 18–34. Онлайн: [1]
- ^ Руководство по дренажу: Руководство по интеграции взаимосвязей между растениями, почвой и водой при осушении орошаемых земель . Отдел внутренних дел, Бюро мелиорации. 1993. ISBN 0-16-061623-9 .
- ^ «Бесплатные статьи и программы по осушению заболоченных земель и контролю засоленности почв» . www.waterlog.info . Проверено 28 июля 2010 г.