I. Методика для расчета оросительных норм и экологически безопасных режимов орошения на основе оценки потенциала природных ресурсов тепла и влаги, их изменчивости по территории и во времени
Главное преимущество методики ВНИИ «Радуга» состоит в оснащении ее компьютерными программами.
II. Компьютерные программы
III. Районирование территории РФ по коэффициенту увлажнения Ку (Центральный Нечерноземный район, Центральный Черноземный район, Уральский регион, Алтайский край, Западная Сибирь и др.)
IV. Режимы орошения, оросительные и поливные нормы по регионам РФ для различных культур при различных вариантах природной тепло-, влагообеспеченности
Базы данных (ресурсы):
- декадные метеоданные по температуре и влажности воздуха, скорости ветра и атмосферным осадкам (не менее чем за 40-60-летний период наблюдений) для большинства районов РФ;
- биоклиматические и микроклиматические коэффициенты по природным зонам и по культурам.
Услуги:
На договорной основе для любого региона РФ расчет поливных режимов, прогнозирование экологически безопасных режимов орошения, районирование территории
Методика:
Исходные данные
- декадные метеоданные по температуре и влажности воздуха, скорости ветра и атмосферным осадкам (не менее чем за 30-40-летний период наблюдений);
- механический состав, водно-физические и химические свойства почв корнеобитаемого слоя и зоны аэрации;
- с.-х. культуры, сроки их вегетации, темпы роста, глубина распространения корней;
- размер орошаемой площади, биоклиматические и микроклиматические коэффициенты по природной зоне и по культурам.
Порядок расчета
- устанавливается расчетный период водопотребления культуры;
- подекадно за установленный период определяется испаряемость (потенциальная эвапотранспирация);
- подекадно с учетом биоклиматических и микроклиматических коэффициентов определяется оптимальное водопотребление (эвапотранспирация ) культуры;
- при близком залегании грунтовых вод определяется их капиллярное использование (подекадно);
- определяются активные запасы влаги в почве по декадам вегетационного периода с учетом глубины корнеобразования;
- решением уравнения водного баланса определяются подекадно дефициты водопотребления, составляющие в сумме за вегетацию оросительную норму (нетто).
Расчетная модель
Испаряемость Е, мм определяется по формуле:
Составляющие формулы рассчитываются по следующим зависимостям:
где t - температура воздуха, °С;
- упругость насыщенного пара при этой температуре, мб;
d - дефицит влажности воздуха, мб;
А - относительная влажность воздуха, %;
f(u) - ветровая функция;
u2 - скорость ветра на высоте 2,0 м от поверхности земли, м/с;
uf - флюгерная скорость ветра, м/с;
γ-коэффициент приведения к скорости ветра на высоте 2,0 м.
Значения и берутся из таблиц метеорологических справочников.
Коэффициент природного увлажнения Ку :
где Wa – активные влагозапасы в корнеобитаемом слое почвы на начало вегетационного периода с.-х. культуры, мм, в диапазоне от НВ до ВРК;
Р – сумма атмосферных осадков за расчетный интервал, мм;
Е – испаряемость за тот же период, мм.
Оптимальное водопотребление Еv, мм :
где Е – испаряемость, мм;
Кб – биоклиматический коэффициент,
Ко – микроклиматический коэффициент.
Биоклиматические коэффициенты Кб отражают роль растений в расходовании влаги с.-х. полем. Значения их устанавливаются экспериментально при изучении режимов орошения. Для разных культур эти коэффициенты индивидуальны в силу различий в биологических ритмах роста и развития растений. В соответствии с суммами температур воздуха от начала вегетации биоклиматические коэффициенты вводятся в компьютерную программу.
В конкретные годы, отличающиеся от среднего многолетнего, текущие Кбi определяются по данным реального года:
где Кбо - средний многолетний коэффициент для расчетного интервала;
Ео- средняя многолетняя испаряемость для того же периода, мм;
Еi- фактическая испаряемость в реальном году, мм.
Микроклиматический коэффициент Ко учитывает возможное изменение метеофакторов на с.-х. поле под влиянием орошения.
Значения К0 для орошаемых площадей размером от 100 до 1000 га:
| Ку | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| К0 | 0,85 | 0,88 | 0,91 | 0,93 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,99 | 0,99 | 1,0 |
Оросительная норма нетто Мнт, мм:
где: Мнт - оросительная норма нетто, мм;
∆Е v - дефицит водопотребления культуры за расчетный интервал (декада, месяц), мм;
Еv – оптимальное водопотребление культуры за расчетный интервал, мм;
Wа - активные влагозапасы в деятельном слое почвы к началу расчетного периода, мм;
Р - атмосферные осадки за расчетный период, мм;
G - капиллярное использование грунтовых вод, мм;
Y - отток влаги за пределы орошаемого поля, в том числе поверхностный и глубинный, мм.
Активные (свободно используемые растениями) запасы почвенной влаги:
где Wнв – запасы влаги в метровом слое почвы, соответствующие наименьшей влагоемкости (водоудерживающей способности), мм;
µ - коэффициент, характеризующий степень фактического насыщения почвы влагой на начало расчетного периода, в долях от Wнв , изменяющийся от 0,7 до 1 по природным зонам и для различных культур;
β0 - влажность почвы, соответствующая предполивному порогу
(допустимому уровню иссушения), в долях от Wнв , устанавливается экспериментально.
Капиллярная подпитка из грунтовых вод определяется по зависимости:
где qг – коэффициент использования грунтовых вод, в долях от Еv, определяемый экспериментально в условиях конкретного региона.
Оценка прогнозных значений параметров орошения производится с использованием кривой вероятности (обеспеченности), позволяющей выделять расчетные параметры в годы различной увлажненности:
5% и 25% - влажные годы;
50% - средний год;
75%, 85% и 95% - сухие годы.
Компьютерные программы:
Программа, имеющая «Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ» за № 2003611339 под названием «RRORK.BAS».
С 2003 года расчёты и нормирование орошения осуществляются по вновь разработанной, усовершенствованной программе, имеющей «Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ» за № 2004610996. Программа эксплуатируется под названием «ROCK.xls». Усовершенствованная в 2005 году программа «ROCK.xls» позволяет рассчитывать исследуемые показатели за период любой длительности, статистически их обрабатывать и устанавливать динамику их изменения.
Для расчетов по регионам степной зоны Европейской части РФ разработана компьютерная программа «ROSK.U».