RU2119282C1 - Irrigation norm determining method - Google Patents

Irrigation norm determining method Download PDF

Info

Publication number
RU2119282C1
RU2119282C1 RU95122031A RU95122031A RU2119282C1 RU 2119282 C1 RU2119282 C1 RU 2119282C1 RU 95122031 A RU95122031 A RU 95122031A RU 95122031 A RU95122031 A RU 95122031A RU 2119282 C1 RU2119282 C1 RU 2119282C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
moisture content
soil
irrigation
determining
soil layer
Prior art date
Application number
RU95122031A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95122031A (en
Inventor
Е.А. Макарычева
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.А.Н.Костякова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.А.Н.Костякова filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.А.Н.Костякова
Priority to RU95122031A priority Critical patent/RU2119282C1/en
Publication of RU95122031A publication Critical patent/RU95122031A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2119282C1 publication Critical patent/RU2119282C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: irrigated agriculture. SUBSTANCE: method involves wetting soil layer by supplying water from below; sampling soil and determining soil moisture content; registering wetting process stabilization moment; plotting moisture content diagram and determining irrigation norm; measuring height of moistened zone in predetermined time intervals during wetting of soil; setting dependence H(w)= f (t) and determining average value of equilibrium moisture content
Figure 00000005
in rated soil layer on the basis of dependence curve and equilibrium moisture content diagram. Irrigation norm is determined by formula:

Description

Изобретение относится к области поливного земледелия и может быть использовано для влагообеспечиваемости орошаемых сельскохозяйственных полей, а именно для определения нормы полива сельскохозяйственных культур. The invention relates to the field of irrigated agriculture and can be used for moisture supply of irrigated agricultural fields, namely, to determine the norm of irrigation of crops.

Известен способ определения нормы полива (1), включающий замер среднесуточной температуры приземного воздуха, смоченного термометра и давления воздуха, а расчет нормы полива производят по формуле

Figure 00000007

где
m - норма полива, мм;
γ - психрометрический коэффициент, равный 0,000662, 1/град;
P - давление воздуха, гПа;
J - производная давления насыщенного водяного пара по температуре адиабатного насыщения;
Figure 00000008
- среднесуточный верхний предел активности водяного пара, соответствующий верхнему пределу оптимального увлажнения почвы, доли единиц;
Figure 00000009
- среднесуточное значение текущей активности водяного пара, доли единицы.A known method of determining the norm of irrigation (1), including measuring the average daily temperature of surface air, a wet thermometer and air pressure, and the calculation of the norm of irrigation is carried out according to the formula
Figure 00000007

Where
m is the norm of irrigation, mm;
γ - psychrometric coefficient equal to 0,000662, 1 / degree;
P is the air pressure, hPa;
J is the derivative of saturated water vapor pressure with respect to adiabatic saturation temperature;
Figure 00000008
- the average daily upper limit of water vapor activity, corresponding to the upper limit of optimal soil moisture, fraction of units;
Figure 00000009
- the average daily value of the current activity of water vapor, a fraction of a unit.

Недостатком известного способа является то, что при расчете поливной нормы учитываются наземные параметры и совершенно не берутся в расчет свойства почв, их способность удерживать влагу, запасы капиллярной влаги и т.д., что в результате приводит к завышению нормы полива, а следовательно, - к перерасходу воды, снижению качества почв, поднятию уровня грунтовых вод. The disadvantage of this method is that when calculating the irrigation rate, ground parameters are taken into account and the soil properties, their ability to retain moisture, capillary moisture reserves, etc. are not taken into account at all, which as a result leads to an overestimation of the irrigation rate, and therefore, water overruns, soil quality deterioration, rising groundwater levels.

Наиболее близким по технической сути является способ определения нормы полива mnt, основанный на создании в увлажненном слое почвы с влажностью Wcr - средней влажности (

Figure 00000010
), равной предельной полевой влагоемкости или наименьшей влагоемкости WFC (2). Способ включает замачивание слоя почвы, фиксирование момента стабилизации процесса замачивания, отбор проб почвы с различных по глубине горизонтов и определение ее влажности, построение эпюр влажности и по эпюре ППВ определяют значение WFC=ППВ, необходимое для расчета нормы полива по формуле
mnt=10•γ•hw(wFC-wCr),м3/га,
где
γ- объемная масса расчетного слоя почвы, т/м3;
hw- мощность увлажненного слоя, м;
WFC - наименьшая влагоемкость, % от массы;
Wcr - влажность увлажняемого слоя.The closest in technical essence is the method of determining the irrigation norm m nt , based on the creation in a moistened soil layer with humidity W cr - medium humidity (
Figure 00000010
) equal to the ultimate field moisture capacity or the lowest moisture capacity W FC (2). The method includes soaking a soil layer, fixing the moment of stabilization of the soaking process, taking soil samples from horizons of different depths and determining its moisture content, plotting moisture plots and using the PPV plot, determine the value of W FC = PPV necessary to calculate the irrigation rate using the formula
m n t = 10 • γ • h w (w FC -w Cr ), m 3 / ha,
Where
γ is the bulk mass of the calculated soil layer, t / m 3 ;
h w is the thickness of the wetted layer, m;
W FC - the lowest moisture capacity,% by weight;
W cr is the moisture of the wetted layer.

В известном способе замачивание почвы осуществляют сверху, до полного влагонасыщения (скважинность), затем избыток воды стекает вниз (гравитационная вода), и только после прекращения стока, что обнаруживают по электропроводности, послойно отбирают пробы на влажность, строят эпюры, определяют ППВ=WFC.In the known method, the soil is soaked from above, until complete moisture saturation (boreholeness), then excess water flows down (gravity water), and only after the flow stops, which is detected by electrical conductivity, moisture samples are taken in layers, plots are drawn, PPV = W FC is determined .

Недостатком наиболее близкого способа кроме его сложности и трудоемкости в осуществлении является то, что при построении эпюры влажности (после полива) влажность в пределах всего расчетного слоя принимают за величину постоянную, равную WFC, на фиг. 3 это площадь прямоугольника AGCD, и определяемая таким образом норма полива значительно превышает равновесный запас капиллярной воды в расчетном слое, поэтому часть поданной оросительной воды в виде капиллярного потока уходит вниз, за пределы расчетного слоя, что кроме потерь воды способствует ухудшению качества почвы и поднятию уровня грунтовых вод.A disadvantage of the closest method, in addition to its complexity and the complexity of the implementation, is that when constructing a moisture plot (after irrigation), humidity within the entire calculation layer is taken as a constant equal to W FC , in FIG. 3 is the area of the AGCD rectangle, and the irrigation rate determined in this way significantly exceeds the equilibrium supply of capillary water in the calculation layer, therefore, part of the supplied irrigation water in the form of a capillary stream goes down beyond the calculation layer, which, in addition to water losses, contributes to the deterioration of soil quality and raising the level groundwater.

Значительно упростить процесс и определить оптимальную норму полива, соответствующую минимуму потерь оросительной воды (только за счет диффузии пара), позволяет предлагаемый способ определения нормы полива, включающий замачивание слоя почвы, фиксирование момента стабилизации процесса замачивания, отбор проб почвы и определение ее влажности, построение эпюры влажности и определение нормы полива, который отличается тем, что в процессе замачивания (снизу) через определенные промежутки времени замеряют высоту увлажненной зоны, устанавливают между ними зависимость Hу=f(t), на основе этой зависимости и показателей влажности отобранных проб почвы строят эпюру равновесной влажности, учитывающую уменьшение влажности с глубиной от WFC до W0 и, пользуясь этой эпюрой, определяют среднее (в расчетном слое) значение равновесной влажности

Figure 00000011
, а норму полива определяют по формуле
m P nt = 100•γ•hw(wFC-wCr),м3/га,
где
γ- объемная масса расчетного слоя почвы, т/м3;
hw - мощность увлажненного слоя почвы, м;
Figure 00000012
- среднее значение равновесной влажности, % от массы;
Wср- влажность увлажняющего слоя.Significantly simplify the process and determine the optimal irrigation rate corresponding to the minimum loss of irrigation water (only due to vapor diffusion), allows the proposed method of determining the irrigation rate, including soaking the soil layer, fixing the moment of stabilization of the soaking process, sampling the soil and determining its moisture content, plotting humidity and determining the norm of irrigation, which differs in that in the process of soaking (from the bottom), at certain intervals, the height of the moistened zone is measured, the dependence H у = f (t) between them, based on this dependence and the moisture indicators of the selected soil samples, an equilibrium humidity plot is constructed that takes into account the decrease in humidity with depth from W FC to W 0 and, using this plot, determine the average (in the calculation layer ) value of equilibrium humidity
Figure 00000011
, and the irrigation rate is determined by the formula
m P nt = 100 • γ • h w (w FC -w Cr ), m 3 / ha,
Where
γ is the bulk mass of the calculated soil layer, t / m 3 ;
h w is the thickness of the moistened soil layer, m;
Figure 00000012
- the average value of the equilibrium humidity,% by weight;
W cf - humidity of the moisturizing layer.

Сущность способа заключается в том, что при определении нормы полива учитывают запасы капиллярной воды, для чего вместо WFC - наименьшей влагоемкости определяют

Figure 00000013
среднее в расчетном слое значение равновесной влажности.The essence of the method lies in the fact that when determining the norm of irrigation, the stocks of capillary water are taken into account, for which instead of W FC the lowest moisture capacity is determined
Figure 00000013
the average value of the equilibrium humidity in the calculation layer.

Предлагаемый способ определения нормы полива осуществляют следующим образом. The proposed method for determining the norm of irrigation is as follows.

Из монолитов, отобранных в шурфе и высушенных до воздушно-сухого состояния, составляют колонку почвы, используя деревянную опалубку с одной стеклянной стенкой. Колонку устанавливают в поддон с водой, где с помощью сосуда Мариотта поддерживают постоянный уровень воды. В предлагаемом способе насыщение монолита идет снизу (капиллярно) что значительно ускоряет, упрощает процесс, позволяет наблюдать его визуально, а кроме того, вместо ряда эпюр по прототипу построение сводится к одной эпюре (равновесной). Of the monoliths selected in a pit and dried to an air-dry state, a column of soil is made using a wooden formwork with one glass wall. The column is installed in a water pan, where a constant water level is maintained using a Marriott vessel. In the proposed method, the saturation of the monolith goes from below (capillary), which greatly speeds up, simplifies the process, allows you to observe it visually, and in addition, instead of a series of diagrams for the prototype, the construction is reduced to one diagram (equilibrium).

В течение опыта через промежутки времени Δtt производят замеры высоты увлажненной зоны Hу и объема поглощенной воды ΔWпочWпоч, после каждого замера определяют расход поглощенной воды q по формуле

Figure 00000014
Опыт по увлажнению почвы в колонке прекращают после стабилизации расхода. Затем колонку почвы разбирают, отбирая пробы на влажность через каждые 5 см по высоте. Влажность проб определяют термостатно-весовым методом и по значениям влажности строят эпюру равновесной влажности Wpf(Hу) (фиг. 1).During the experiment, at intervals of time Δtt, measurements are made of the height of the humidified zone H y and the volume of absorbed water ΔW po W po , after each measurement, the flow rate of absorbed water q is determined by the formula
Figure 00000014
The soil wetting experiment in the column is terminated after stabilization of the flow rate. Then the soil column is disassembled, taking samples for moisture every 5 cm in height. The moisture content of the samples is determined by the thermostat-weighting method, and from the values of humidity a plot of the equilibrium humidity W p f (H у ) is built (Fig. 1).

По результатам замеров в процессе замачивания строят график Hу=f(t) в виде lgHу=f(lgt). График имеет вид прямой линии с двумя точками излома (фиг. 2), отражающими изменение закономерностей капиллярного движения воды в разных диапазонах равновесной влажности: первый этап - при Wp>WFC (на графике отрезок до т. F), второй - при W0≤Wp≤WFC (отрезок FE) и третий - при Wp<W0 (отрезок после т. E). Первая точка F соответствует высоте увлажнения с равновесной влажностью WFC. Вторая точка графика - т.E, соответствует высоте капиллярного поднятия воды Hу с соответствующей ей влажностью W0, являющейся пределом капиллярного движения воды. Точка E на эпюре равновесной влажности дает т. С (Hу), опуская вертикаль на ось абсцисс, получают т. Д и соответствующую W0. Точка F графика (фиг. 2) на эпюре равновесной влажности дает т. Б1и т.Б (Hу=HFC). Опуская из т.Б вертикаль на ось абсцисс, получают т.А и соответствующую ей WFC. Эпюра площадью ABСД (фиг. 1) является расчетной, для удобства пользования ее представляют в виде, показанном на фиг. 3.According to the results of measurements in the process of soaking, a graph of H y = f (t) is constructed in the form logH y = f (logt). The graph has the form of a straight line with two break points (Fig. 2), which reflect the change in the patterns of capillary motion of water in different equilibrium humidity ranges: the first stage is at W p > W FC (on the graph, the segment is up to t. F), the second is at W 0 ≤W p ≤W FC (segment FE) and the third for W p <W 0 (segment after t. E). The first point F corresponds to the humidification height with equilibrium humidity W FC . The second point of the graph - T. E, corresponds to the height of the capillary rise of water H y with the corresponding humidity W 0 , which is the limit of the capillary movement of water. Point E on the plot of equilibrium humidity gives t. C (H y ), lowering the vertical to the abscissa axis, get t. D and the corresponding W 0 . Point F of the graph (Fig. 2) on the plot of equilibrium humidity gives T. B 1 and T. B (H y = H FC ). Lowering from t.B the vertical to the abscissa axis, get tA and its corresponding W FC . The plot with the area ABSD (Fig. 1) is calculated; for convenience, it is presented in the form shown in Fig. 3.

Расчет поливной нормы по расчетной эпюре производят следующим образом: на вертикальной оси откладывают заданное значение глубины увлажняемого слоя hw (т.т. 1,2,3,4,5,6 соответствуют глубине 0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8 м), через отмеченные точки проводят прямые, параллельные БС до пересечения с границей эпюры (АД или АБ), отмечают точки а, б, в, г, д.The calculation of the irrigation norm according to the calculated diagram is performed as follows: on the vertical axis, the set value of the depth of the wetted layer h w is laid (i.e., 1,2,3,4,5,6 correspond to a depth of 0.3-0.4-0.5 -0.6-0.7-0.8 m), through the marked points draw straight lines parallel to the BS to the intersection with the border of the plot (AD or AB), mark points a, b, c, d, d.

В пределах полученных эпюр для каждого значения hw определяют среднее значение равновесной влажности

Figure 00000015
возрастающее с увеличением глубины расчетного слоя.Within the obtained plots for each value of h w determine the average value of the equilibrium humidity
Figure 00000015
increasing with increasing depth of the computational layer.

По значениям

Figure 00000016
рассчитывают запасы капиллярной воды для диапазона влажности
Figure 00000017
по формуле
Figure 00000018
.By values
Figure 00000016
calculate capillary water reserves for humidity range
Figure 00000017
according to the formula
Figure 00000018
.

Поливную норму определяют по формуле
m P nt = Wk+100•γ•hw(Wo- WCr), м3/га,
или в простейшем виде

Figure 00000019

Предлагаемый способ определения нормы полива позволяет значительно упростить процесс и определить оптимальную норму полива (фиг. 4), что в конечном результате позволит значительно сократить расход поливной воды, сохранить качество почв и уменьшить влияние на уровень грунтовых вод.Irrigation rate is determined by the formula
m P nt = W k + 100 • γ • h w (W o - W Cr ), m 3 / ha,
or in its simplest form
Figure 00000019

The proposed method for determining the irrigation rate can significantly simplify the process and determine the optimal irrigation rate (Fig. 4), which in the end result will significantly reduce the irrigation water consumption, maintain soil quality and reduce the effect on the groundwater level.

Claims (1)

Способ определения нормы полива, включающий замачивание слоя почвы, фиксирование момента стабилизации процесса замачивания, отбор проб почвы и определение ее влажности, построение эпюры влажности и определение нормы полива, отличающийся тем, что в процессе замачивания снизу через определенные промежутки времени замеряют высоту увлажненной зоны, устанавливают между ними зависимость Hу = f(t), на основе этой зависимости и показателей влажности отобранных проб почвы строят эпюру равновесной влажности, учитывающую уменьшение влажности с глубиной от WFC до W0 и, пользуясь этой эпюрой, определяют среднее (в расчетном слое) значение равновесной влажности Wр, а норму полива определяют по формуле
Figure 00000020

где γ - объемная масса расчетного слоя почвы, т/м3; hw - мощность увлажненного слоя почвы, м; Wр - среднее значение равновесной влажности, % от массы; Wcr - влажность увлажняемого слоя.
The method of determining the irrigation rate, including soaking the soil layer, fixing the moment of stabilization of the soaking process, sampling the soil and determining its moisture content, plotting the moisture plot and determining the irrigation rate, characterized in that during the soaking from below, at certain intervals, the height of the moistened zone is measured, the height is established therebetween dependence H y = f (t), on the basis of this dependence and humidity indicators selected soil samples build epure equilibrium moisture content takes into account the decrease in humidity g Ubin W FC from 0 to W, and using this Diagrams, determine the mean (calculated in bed), the value of the equilibrium moisture content W p, and irrigation rate is determined by the formula
Figure 00000020

where γ is the bulk density of the calculated soil layer, t / m 3 ; h w is the thickness of the moistened soil layer, m; W p - the average value of the equilibrium humidity,% by weight; W cr is the moisture of the wetted layer.
RU95122031A 1995-12-20 1995-12-20 Irrigation norm determining method RU2119282C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95122031A RU2119282C1 (en) 1995-12-20 1995-12-20 Irrigation norm determining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95122031A RU2119282C1 (en) 1995-12-20 1995-12-20 Irrigation norm determining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95122031A RU95122031A (en) 1997-02-20
RU2119282C1 true RU2119282C1 (en) 1998-09-27

Family

ID=20175139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95122031A RU2119282C1 (en) 1995-12-20 1995-12-20 Irrigation norm determining method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2119282C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683724C1 (en) * 2018-07-31 2019-04-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ") Method for determining irrigation rate drip irrigation of plants

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Астапов С.В. Мелиоративное почвоведение (практикум). - М.: Госиздательство сельскохозяйственной литературы, 1958, с. 96-107. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683724C1 (en) * 2018-07-31 2019-04-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ") Method for determining irrigation rate drip irrigation of plants

Also Published As

Publication number Publication date
RU95122031A (en) 1997-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kimball et al. Air turbulence effects upon soil gas exchange
Zhang et al. Water balance modelling: concepts and applications
Phene et al. SPAR—A soil-plant-atmosphere research system
CA2694399C (en) Plant-controlled atmometer for measuring crop evapotranspiration
Meyer et al. Effect of irrigation on soil oxygen status and root and shoot growth of wheat in a clay soil
Luo et al. Portable canopy chamber measurements of evapotranspiration in corn, soybean, and reconstructed prairie
Sierra et al. Temporal pattern of oxygen concentration in a hydromorphic soil
CN107066687A (en) A kind of soil rainfall infiltration measurement system and method for considering air drag effect
Hirsch et al. The surface CO2 gradient and pore-space storage flux in a high-porosity litter layer
CN107607456A (en) The assay method of unsaturated soil hydraulic conductivity based on the control of non-linear throughput process
CN112016192B (en) Simulation method for salinization seasonal freeze-thaw soil evaporation
CN107356507A (en) It is a kind of to detect model and its construction method of the agricultural residual film to water infiltration performance
Scott et al. Dissolved oxygen in saturated soil
RU2119282C1 (en) Irrigation norm determining method
Meek et al. Redox potential in irrigated desert soils as an indicator of aeration status
Whalley et al. A porous‐matrix sensor to measure the matric potential of soil water in the field
Van Ginkel et al. SE–Structures and Environment: Physical Properties of Composting Material: Gas Permeability, Oxygen Diffusion Coefficient and Thermal Conductivity
CN211374440U (en) Integrated soil infiltration rate measuring combined device
De Vos et al. Macroscopic soil physical processes considered within an agronomical and a soil biological context
Bond Soil Physical Methods for Estimating Recharge-Part 3
Pons et al. Water movement and stability of profiles in drained, clayey and swelling soils: at saturation, the structural stability determines the profile porosity
Zur et al. Control of irrigation amounts using velocity and position of wetting front
RU49275U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF MOVEMENT OF XYLEMIC FLOW IN WOOD PLANTS
Kahlown et al. Determination of crop water requirement of major crops under shallow water-table conditions
Flühler et al. A hydrophobic membrane probe for total pressure and partial pressure measurements in the soil atmosphere