Белгородская государственная сельскохозяйственная

ФГБОУ ВПО

Белгородская государственная сельскохозяйственная

академия имени В.Я. Горина

Кафедра земледелия и агрохимии

 

 

Курсовой проект по мелиорации

На тему: «Проектирование орошаемого участка в хозяйстве»

 

 

Студентки:

Горобец Марины Владимировны

Группы: 41-А

Проверил: доцент кафедры

земледелия и агрохимии

Ширяев А.В.

 

Белгород 2014

 

Общая часть

Мелиорация - это изменение природных условий путём регулирования водного и воздушного режимов почвы в благоприятном для сельскохозяйственных культур направлении.

Сельскохозяйственная мелиорация представляет собой и изучает систему организованно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение почв с целью создания оптимальных условий для роста и развития сельскохозяйственных культур с целью получения высоких урожаев.

Улучшение природных (гидрологических, почвенных, агроклиматических) условий ведёт к более эффективному использованию земельных ресурсов.

По воздействию на почву и растения различают агротехнические, лесотехнические, химические и гидротехнические мелиорации.

При агротехнических мероприятиях плодородие земель повышают правильным выбором глубины и направления вспашки, почвоуглублением, сочетанием вспашки с поделкой глубоких борозд, гряд и валиков, залужнением крутых склонов, мульчированием почвы, снегозадержанием. Этот вид мелиорации не требует капитальных специальных вложений, так как выполняется обычно машинами и орудиями, уже имеющимися в хозяйствах.

При лесотехнических мелиорациях улучшения земель (крутых склонов, оврагов) достигают посадкой на них древесной или травяной растительности в сочетании с древесной.

При химических мелиорациях почвы (садовые солонцы и другие) улучшают внесением извести, гипса, поваренной соли, серной кислоты, синтетического каучука, томасшлаков, фосфористой муки. Для борьбы с зарастанием мелиоративных каналов и прилегающих полей сорной растительностью используют различные гербициды.

При гидротехнических мелиорациях повышения плодородия земель достигают изменением их водного режима (орошением, строительством плотин, водохранилищ, осушительных каналов). Этот вид мелиорации требует значительных капитальных вложений, поэтому для их проведения необходимо технико-экономическое обоснование.

Наибольшую экономическую эффективность мелиорации получают от комплексного их применения: когда орошение сочетается с дренированием земель, а осушение - с периодическим орошением; гидротехнические мелиорации - с правильной организацией труда, высоким уровнем агротехники, внесением необходимых доз удобрений; закреплением крутых склонов и оврагов - с устройством водоотводных каналов и валов.

Для правильного освоения орошаемых, осушённых и эродированных земель большое значение имеют правильный выбор вида и сорта культур и чередование и в севооборотах обычного и специального назначения, а также экономика и организация сельскохозяйственного производства.

Общие сведения об орошении - это искусственное увлажнение почвы, обеспечивает наиболее благоприятные для произрастания растений водный, питательный, воздушный, тепловой, солевой и микробиологический режимы почв.

Виды орошения:

)   Увлажнительное - применяется, когда в почве ощущается недостаток усвояемой влаги для растений. С этой целью воду из рек и водохранилищ по системе оросительных каналов и трубопроводов подают на поля, занятые культурой.

)   Удобрительное - вместе с водой на поля подаётся необходимое количество растворённых в ней питательных веществ.

)   Утеплительное - воду (весенние паводковые воды, термальные воды, поступающие с завода, теплоцентралей) подают на поле, в теплицы, в парники, для согревания почвы.

)   Окислительное - речную воду, обогащённую кислородом, подают на поле, где почва бедна кислородом и где закисные соединения преобладают над окисными.

)   Влагозарядное - когда воду из рек и водохранилищ в осенний и зимний период подают на поля или многолетние насаждения для создания необходимых запасов влаги.

)   Промывное - воду подают на поля или отдельные участки для растворения и вымывания из корнеобитаемого слоя почвы вредных солей.

Любой вид орошения комплексно воздействует на почву, растения и окружающую среду.

Гарантированное производство сельскохозяйственной продукции в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения, куда относится и Центрально - Чернозёмная зона, тесно связно с проведением оросительной мелиорации.

В мире орошаемые земли, занимают 17% пашни, дают половину сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время в России орошаемые земли составляли 4, 5 миллиона гектар, осушаемые - 4, 8 млн га.

Сухарев делил ЦЧЗ на три зоны по степени орошения и увлажнению:

зона ( по границе Курска ) - осадков 502 мм, температура составляет 17-18°С, потребность в орошении незначительна.

зона ( по границе Белгорода и Старого Оскола ) - осадков 500 мм, температур 18-19°С, потребность в орошении возрастает.

зона ( южнее Нового Оскола ) - осадков 440 мм, температура более 20°С, дефицит влаги, орошение необходимо.

Особенности орошения ЦЧ зоны РФ.

)   Орошение является не основным, а дополнительным мероприятием по влагообеспеченности;

)   В зоне нет хороших естественных источников орошения;

)   Орошение основывается на местном источнике;

)   Вода должна распространяться экономно - коэффициент полезного действия оросительных систем должен быть высоким;

)   Оросительная система закрытого типа;

)   Забор воды механический;

)   Поливные нормы должны быть небольшие 300 - 400 м³ на 1 гектар;

)   Содержание солей не должно превышать 0, 6 грамма на 1 литр воды;

)   В орошаемых севооборотах люцерна должна занимать не менее 30%;

) Режим орошения в зоне должен приближаться к естественному земледелию;

) Не целесообразно применять тяжёлую агротехнику на посевах после полива;

) Все виды обработки почвы на орошаемых землях, должны проводиться при физической её спелости.

Оптимальное увлажнение почвы способствует более интенсивному поглощению растениями солнечной энергии, повышается качество урожая, снижается удельное сопротивление при вспашке, улучшается качество обработки почвы.

Но для того чтобы орошение действовало на почву благоприятно и урожай, поливы проводят правильно, в комплексе с соответствующей агротехникой, должны соблюдаться сроки и норма полива, отвечающие потребностям растений.

 

Расчет оросительной нормы чистой водой

 

Одним из элементов режима орошения является оросительная норма - количество воды, которое дают сельскохозяйственной культуре за весь оросительный период, она выражается в м³ на 1 га площади, занятой культурой. Рассчитывается по формуле А.Н. Костякова:

 

М = Е 10мА - (W_н - W_к) - W_гр, м³/га, где:

 

Е - суммарное водопотребление (Е, м³/га) - количество воды, которое расходуется на транспирацию и испарение полем, занятым сельскохозяйственной культурой, за весь период её вегетации. Оно является расходной частью водного баланса и рассчитывается по формуле А.Н. Костякова:

 

Е = К ´ У, где:

 

К - коэффициент водопотребления, показывающий расход воды на образование 1 т продукции, м³/т, У - урожайность т/га;

А - сумма осадков выпадающих за период вегетации, мм

м - коэффициент использования осадков (0, 6-0, 7 для ЦЧЗ);

W_н - запас влаги в почве в начале вегетации, м³/га;

W_к - запас влаги в почве в конце вегетации, м³/га;

W_гр - приток грунтовой воды, поступившей в активный слой почвы, м³/га;

 

W_н = 100 hdg_н, м³/га, где:

 

h - глубина расчётного (активного) слоя почвы, м;

Принимается равной для овощных культур 0, 3 м, остальных - 0, 4 м.

d - плотность сложения почвы т/м³. Принимаю равной 0, 97 т/м³.

g_н - влажность почвы в начале вегетации, %от массы сухой почвы.

Принимается равной 80% от наименьшей влагоёмкости (НВ), то есть от наибольшего количества воды, которая способна удержать почва после стенания свободной, гравитационной воды. Принимаю равной 28, 2%.

W_к = 100 hdg_к, м³/га, где:

g_к - влажность почвы в конце вегетации, % от массы почвы, принимается равной 60% от НВ

Таблица №1. Расчет оросительных норм.

Культура	К, м3/т	У, т/га	Е, м3/га	10μ А, м3/га	.h, м	d. т/м3	.γ n, %	Wн, м3/га	.γ к, %	Wк, м3/га	∆ W, м3/га	М, м3/га
Ячмень	620	4	2480	1372	0, 4	1, 33	30, 2	1606, 6	22, 6	1202, 3	404, 3	703, 7 (700)
Люцерна 1 года	60	60	3600	1953	0, 4	1, 33	30, 2	1606, 6	22, 6	1202, 3	404, 3	1242, 7 (1250)
Люцерна 2 года	58	70	4060	1953	0, 4	1, 33	30, 2	1606, 6	22, 6	1202, 3	404, 3	1702, 7 (1700)
Кукуруза на силос	60	50	3000	1351	0, 4	1, 33	30, 2	1606, 6	22, 6	1202, 3	404, 3	1244, 7 (1250)
Озимая пшеница	500	5, 5	2750	994	0, 4	1, 33	30, 2	1606, 6	22, 6	1202, 3	404, 3	1351, 7 (1350)
Капуста поздняя	65	60	3900	1533	0, 3	1, 34	30, 4	1222, 1	22, 8	916, 6	305, 5	2061, 5 (2050)

 

Таблица №2. Расчет поливных норм

Культура	h, м	d, т/м3	γ max, %	γ min, %	m, м3/га	Число поливов
Ячмень	0, 4	1, 33	37, 7	26, 4	601, 2 (600)	1-(2)
Люцерна 1 год	0, 4	1, 33	37, 7	26, 4	601, 2 (600)	2-(3)
Люцерна 2 год	0, 4	1, 33	37, 7	26, 4	601, 2 (600)	2-(3)
Кукуруза на силос	0, 4	1, 33	37, 7	26, 4	601, 2 (600)	2-(3)
Озимая пшеница	0, 4	1, 33	37, 7	26, 4	601, 2 (600)	2-(3)
Капуста поздняя	0, 3	1, 34	38	30, 4	305, 5 (300)	(6)-7

 

Расчет поливного расхода

Под поливным расходом понимают то количество воды, которое подаётся в л/с на площадь одного поля севооборота.

Поливной расход (Q л/с) рассчитываем по формуле:

 

Q = ( m ´ F ´ b ) / (3, 6 ´ Т ´ t ´ К), л/с, где:

m - поливная норма для каждого полива, м³/га;

F - площадь нетто одного поля севооборота, рассчитываю следующим образом:

Сначала нахожу площадь брутто, путём деления площади брутто орошаемого участка на 6 полей. Полученную величину умножаю на коэффициент земельного использования орошаемой площади, который принимаю равный 0, 95;

b - коэффициент, учитывающий потери воды при дождевании, для ЦЧЗ он составляет 1, 1;

Т - продолжительность полива в сутках, принимаем равной пяти суткам;

t - число часов полива в течение суток, принимаю равное 14 - 16 часам, а при поливе дождевальными машинами типа «Фрегат» - 24 часа;

К - коэффициент использования рабочего времени смены (техническая характеристика).

Поливной расход рассчитывается для каждого полива всех культур севооборота и заносится в таблицу неукомплектованного графика полива.

Техническая характеристика дождевальной машины «Фрегат» ДМУ-А 199-28:

расход воды-28 л/с,

ширина захвата -217м,

напор на гидранте- 57м,

коэффициент использования рабочего времени машины- 0, 85.

 

Графики поливов

Укомплектованные сроки проведения поливов не должны выходить за пределы сроков неукомплектованной схемы (допускается смещение сроков полива влево до 3-5 суток и, как исключение, вправо - 2-3 суток). Не следует допускать краткосрочные перерывы в поливах (1-2 дня).В укомплектованной схеме поливные расходы принимаю равными или кратными расходу дождевальной машины.

Укомплектование провожу в следующем порядке: сначала устанавливаю поливной расход. В моём примере дождевальная машина «Фрегат» ДМУ-А 199-28 имеет расход воды 28 л/с. Но так как поливной расход Q₁ высокий, получаем, что продолжительность полива Т₂ будет составлять 6-7 дней, чего нельзя допускать. Чтобы продолжительность полива Т₂ была оптимальной, целесообразно брать два агрегата, при этом расход воды в укомплектованной схеме Q₂ =56 л/с. Расчётный поливной расход при первом поливе люцерны 1-го года пользования (таблица 3) составляет 46 л/с при продолжительности полива 5 суток. Так как объём воды не изменяется, то произведение числа дней полива и поливного расхода в укомплектованной схеме поливов равняется произведению этих величин в неукомплектованной схеме.

Т₂ = Q ´ Т / Q₂, сут.

 

Таблица 3. - Ведомость неукомплектованного и укомплектованного графиков полива

Культура и фазы её развития	Площадь 1-го поля, F, м3/га	Оросительная норма, М, м3/га	№ полива	Поливная норма, m, м3/га	Неукомплектованный график				Укомплектованный график
					Расчётные сроки полива			Поливной расход, Q, л/с	Принятые сроки полива			Поливной расход, Q, л/с
					Начало	Конец	Продолжительность полива, Т, сут.		Начало	Конец	Продолжительность полив, Т, сут.
1.Ячмень с подсевом		700
1)кущение	19		1	350	23.05	27.05	5	20	20.05	23.05	4	28
2)колошение	19		2	350	20.06	24.06	5	20	20.06	21.06	2	56
2.люцерна 1 гп	19	1250
1)отрастание	19		1	400	10.05	14.05	5	23	13.05	16.05	4	28
2)бутонизация	19		2	450	1.06	5.06	5	26	30.05	1.06	3	56
3)после 1-го ук.	19		3	400	26.06	30.06	5	23	25.06	26.06	2	56
3.люцерна 2 гп	19	1700
1)отрастание	19		1	550	10.05	14.05	5	31	9.05	12.05	4	28
2)бутонизация	19		2	600	1.06	5.06	5	34	2.06	4.06	3	56
3)после 1-го ук.	19		3	550	26.06	30.06	5	31	22.06	24.06	3	56
4. Кукуруза на силос	19	1250
1)всходы	19		1	400	26.05	30.05	5	23	24.05	27.05	4	28
2)7-8 листьев	19		2	450	30.06	4.07	5	26	27.06	29.06	3	56
3)выметывание	19		3	400	19.07	23.07	5	23	19.07	11.07	4	28
5. озимая пшеница	19	1350	1
1)предпосевное	19		2	450	26.08	30.08	5	26	24.08	28.08	5	28
2)выход в трубку	19		3	450	9.05	13.05	5	26	4.05	5.08	5	28
3)колошение	19			450	10.06	14.06	5	26	10.06	12.06	3	56
6.капуста поздняя	19	2050
1)посадочное	19		1	300	29.05	2.06	5	17	28.05	29.05	2	56
2)нарастание вегетативной массы	19		2	350	5.06	9.06	5	20	5.06	6.06	2	56
3)начало выноса кочана	19		3	350	10.07	14.07	5	20	10.07	13.07	4	28
4)формирование и рост	19		4	350	25.07	29.07	5	20	23.07	26.07	4	28
5)формирование и рост	19		5	350	10.08	14.08	5	20	10.08	13.08	4	28
6)формирование и рост	19		6	350	25.08	29.08	5	20	20.08	23.08	4	28

 

Таблица № 4.Ведомость для укомплектования графиков полива.

Культура	№ полива	Сроки полива		Т2, сутки	№ полива	Сроки полива
		Начало	Конец			Начало	Конец
Май
Ячмень	1	23.05	27.05	4	4	20.05	23.05
Люцерна 1 год	1	10.05	14.05	4	3	13.05	16.05
Люцерна 2 год	1	10.05	14.05	4	2	9.05	12.05
Кукуруза на силос	1	26.05	29.05	4	5	24.05	27.05
Озимая пшеница	2	9.05	13.05	5	1	4.05	8.05
Капуста поздняя	1	29.05	2.06	2	6	28.05	29.05
Июнь
Ячмень	2	20.06	24.06	2	5	20.06	21.06
Люцерна 1 год	2	1.06	5.06	3	1	30.05	1.06
Люцерна 1 год	3	26.06	30.05	2	7	25.06	26.06
Люцерна 2 год	2	1.06	5.06	3	2	2.06	4.06
Люцерна 2 год	3	26.06	30.05	3	6	22.06	24.06
Кукуруза на силос	2	30.06	4.07	3	8	27.06	29.06
Озимая пшеница	3	10.06	14.06	3	4	10.06	12.06
Капуста поздняя	2	5.06	9.06	2	3	5.06	6.06
Июль
Кукуруза на силос	3	19.07	23.07	4	2	19.07	22.07
Капуста поздняя	3	10.07	14.07	4	1	10.07	13.07
Капуста поздняя	4	25.07	29.07	4	3	23.07	26.07
Август
Озимая пшеница	1	26.08	29.08	5	3	24.08	28.08
Капуста поздняя	5	10.08	14.08	4	1	10.08	13.08
Капуста поздняя	6	25.08	29.08	4	2	20.08	23.08

Расчет полного напора:

Нпол = Нг + Ндл +Нм +Но, м.в.ст.

 

Нг - геодезическая высота подачи воды, представляет собой разность между наивысшей отметкой местности орошаемого участка (отметка самого верхнего гидранта) и отметкой насосной станции; Н_г = 54-49 = 5 м.в.ст.

Ндл - потери напора (давления) по длине трубопровода ( трение воды о стенки)

 

Ндл = λ ∙ (l/d)∙ (V²/2g), м.в.ст.

 

λ - коэффициент гидравлического сопротивления = 0, 02;

l - наибольший путь прохождения воды от насосной станции до самой верхней точки, м;

d - диаметр стандартного трубопровода, м;

V - скорость течения воды в трубопроводе, 2м/с;

g - ускорение свободного падения, 9, 8м/с².

Нм - местные потери (в местах изгибов трубопроводов и местах присоединения гидрантов к трубопроводам) = 5% от потерь по длине (Ндл), м.в.ст.

Но - скоростной напор, затраты энергии, давления для подачи воды в атмосферу. Принимаем равным напору гидранта = 57 м.

Ндл = 0, 02∙ (1300/0, 200)∙ (2²/2∙ 9, 8) = 26, 7 м.в.ст.

Нм = 10% от Ндл = 2, 7

Нпол = 5м + 26, 27м.в.ст. + 2, 7м.в.ст. + 57м = 91, 4 м.в.ст.

По каталогу выбираем тип и марку насосной станции ( по двум показателям: полному напору и расходу воды брутто) - полный напор 91, 4 м.в.ст., расход воды брутто = 57, 73 л/с., следовательно марка насосной станции СНП - 100/80. Марка двигателя ЯМЗ-206 А; марка насоса 6НДВ - 60; расход воды 70 - 110 л/с; полный напор (Нп) - 92 -88 л/с; мощность двигателя (Nдв) 165 л.с.

 

Требования, предъявляемые к экономике производства мелиоративных работ

Главные требования, которые предъявляют, к орошению, - повышение плодородия почвы, создание благоприятных условий для роста и развития растений, получение высоких урожаев наиболее ценных культур при отличном качестве продукции и низкой себестоимости.

Многочисленные данные по эффективности орошения доказывают его экономическую выгодность; капитальные затраты на орошение хлопчатника, риса, кукурузы, люцерны, сахарной свеклы и других культур окупаются в 3…5 лет. Каждый орошаемый гектар дает продукции больше богарного в среднем в 6 раз.

Проведение сельскохозяйственных мелиораций требует больших затрат труда и средств. Их экономическая эффективность зависит от технической и экономической обоснованности проектов и планов мелиорации земель, а также от результатов сельскохозяйственного производства на мелиорированных землях.

Все работы по строительству мелиоративных систем должны выполняться в нормативные сроки, с высоким качеством и наименьшими затратами труда и средств. На стадии проектных работ должны быть использованы все возможные снижения стоимости строительства: разработаны более экономичные конструкции и сооружения, использованы местные строительные материалы, запланирована рациональная организация производства строительных работ, выбрана рациональная схема перевозки и т.д.

Важное значение имеет индустриализация строительства: комплексная механизация работ, применение высокопроизводительной техники, внедрение эффективных технологий и т.д.

Мелиоративные работы должны выполняться в едином комплексе с культуртехническими и агромелиоративными мероприятиями, жилыми, производственными объектами, дорогами. Это способствует скорейшему освоению мелиорируемых земель, сокращению сроков окупаемости капитальных вложений.

Мелиоративные работы не должны оказывать отрицательного воздействия на окружающую среду.

 

Экономические показатели

Тот или иной агротехнический прием считается экономически целесообразным в том случае, если выручка от реализации продукции не только возмещает затраты связанные с ее производством, но и обеспечивает получение дополнительной прибыли.

При орошении дополнительная прибыль создается за счет более высокого урожая сельскохозяйственных культур.

Основными показателями экономической эффективности орошения являются:

.   срок окупаемости капитальных затрат на проектирование и строительство оросительных систем;

.   коэффициент фактической эффективности орошения, который по нормативному акту составляет 0, 15;

.   уровень рентабельности, %

Срок окупаемости капитальных вложений на проектирование, строительство и освоение оросительной системы. Срок окупаемости рассчитываем по формуле:

 

        К

О = -----, лет

     Σ ДЧД

К - капитальные затраты, руб.

Σ ДЧД - суммарный дополнительный чистый доход со всей площади орошаемого участка.

Капитальные затраты определяем путем умножения F_брутто орошаемого участка на удельные капитальные затраты с применением дождевальной машины «Фрегат» (ДМУ - А199 - 28) в нашем случае составляют: 120*120000=14400000руб.

О = 14400000 /2747400 = 5, 2 лет.

Расчет чистого дополнительного дохода (ДЧД) производится по формуле:

 

ДЧД= ЧД₂- ЧД₁, где

ЧД₂ - чистый доход, получаемый хозяйством после мелиорации, тыс. руб.

ЧД₁ - чистый доход, получаемый хозяйством до мелиорации, тыс. руб.

Чистый доход до мелиорации определяется по формуле:

ЧД₁ = ВП₁ - И₁, где

ВП₁ - стоимость валовой продукции полученной с площади брутто до мелиорации, тыс.руб.

И₁ - издержки производства, тыс. руб.

Чистый доход после мелиорации определяют по формуле:

ЧД₂ = ВП₂ -И₂, где

ВП₂ - стоимость валовой продукции полученной с площади нетто после мелиорации, тыс. руб.

И₂ - издержки производства, тыс. руб.

Суммарный дополнительный чистый доход равен сумме дополнительных чистых доходов всех культур севооборота.

Размер издержек до мелиорации определяется издержками на сельскохозяйственное производство. Увеличение расходов на проведение агротехнических и мелиоративных мероприятий, связанных с поливом, на уборку дополнительной продукции, увеличение норм высева и доз удобрений, на борьбу с сорняками.

Коэффициент фактической эффективности (К_ф.эф.) орошения:

Кф.э.о.=2747400 / 14400000 = 0, 2

Коэффициент фактической эффективности представляет собой доход на 1 руб. совокупных капитальных вложений. Эта величина сопоставляется с нормативным коэффициентам (К_н.эф.). Его принимают равным 0, 15.

Уровень рентабельности на совокупные капитальные затраты (Р_кап, %) рассчитывают по формуле:

 

 

Р=0, 2^. 100=20%

На основании экономических расчетов можно сделать следующие выводы:

. Орошение ячменя, люцерны двух лет пользования, кукурузы на силос и капусты поздней, входящих в севооборот, экономически целесообразно.

. Дополнительный чистый доход с 1 га посевов составляет 22 895 руб.

. Наиболее высокий дополнительный чистый доход с 1 га посевов обеспечивает капуста поздняя - 110 тыс. руб., а самый низкий ( 4347 руб./га) - ячмень.

 

 

Таблица 5 - Расчет экономической эффективности орошения

№ п/п	Показатели	Культуры

Ячмень