Визначення прогнозних втрат дрібнозему грунтів при вітровій ерозії за математико-статистичною моделлю

Лабораторна робота

Прогноз втрат ґрунту від вітрової ерозії

Визначення прогнозних втрат дрібнозему грунтів при вітровій ерозії за математико-статистичною моделлю

A_{w =}

де: A_w – втрати ґрунту, т/га;

L – довжина поля в напрямку ерозійно небезпечного вітру (вільний пробіг потоку – середня величина), м;

b – ширина поля у напрямку, перпендикулярному вітру, м

Н – висота бар'єра (полезахисна лісосмуга, куліси і т. д. – середня величина), м;

К_н – коефіцієнт обчислення «ефективної висоти» бар'єрів;

t – кількість годин з пиловою бурею, гoд;

V_m – швидкість вітру під час пилової бурі (середні величини), м/с;

К_v – коефіцієнти зміни швидкості вітру в різних умовах рельєфу та від впливом інших перепон;

а – відстань, на якій перенесення ґрунтового матеріалу досягає максимального значення при стандартній швидкості повітряного потоку (18 м/с на висоті флюгера), м;

S – площа поля (ділянки), га;

K_of – відкритість фону (поверхні поля): фактор рослинності та її решток;

К_Р - фактор ефективності ґрунтозахисних заходів.

У табл. 8 наведено коефіцієнти (К_н), що визначають вплив «ефективної висоти» перепон. Середню висоту полезахисної лісосмуги слід помножити на відповідний коефіцієнт. Ці коефіцієнти розраховані на основі припущення що зона дії лісо- чи кулісних смуг на полі з рівнинним рельєфом береться рівною 9 висотам на завітряній і 1 висоті перед підвітряною стороною (всього 10 висот). В умовах рельєфу зі значними перепадами висот зона впливу перепон суттєво змінюється.

8. Поправочні коефіцієнти визначення ефективної висоти перепон К_н

Коефіцієнти (К_v), які вказують на зміну швидкості вітру під впливом рельєфу та інших природних і штучних перепон на конкретній місцевості по відношенню до швидкості повітряного потоку, отриманої за даними метеорологічних станцій і постів, наведено в табл. 9.

9 Коефіцієнти зміни швидкості повітряного потоку в різних умовах рельєфу та інших перепон

Для знаходження показника " а", тобто відстані, протягом якої відбувається насичення повітряного потоку дрібноземом ґрунту згідно А.Б. Лавровського та ін. (1983), Шиятого (1984), слід враховувати його залежність від стійкості структурних агрегатів до руйнування під впливом змін погоди і здатності до агрегування, тобто утворення агрегатів і часточок, розміром понад 1 мм. Величину показника " а" беруть з табл. 10, залежно від показника dw - піддатливості грунту до руйнування. Останній визначається виходом часток і агрегатів, менших за 1 мм, у відсотках.

10. Зв'язок показника піддатливості ґрунту до руйнування вітром з величиною " а" для основних ґрунтових зон України

Перед визначенням показника " а", необхідно розрахувати показник dw. Його розраховують за рівняннями:

dw = 0, 048 • (22, 0 - 0, 1 Хsс) • (15, 0 + 0, 9 Хs) • Кfe (для зони Полісся)

dw = 5 • 10^-4 • (22, 0 - 0, 1 Хsс²) • (15, 0 + 0, 9 Хs) • (11 + ) • (8, 0 - 0, 5h) (для Лісостепу і Степу),

де: dw – показник піддатливості ґрунту до руйнування (вихід часток і агрегатів менше 1 мм), %;

Хsс – вміст часток менше 0, 005 мм (мул та дрібний пил), %;

Хs – вміст часток розміром понад 0, 05 мм (пісок дрібний, середній та крупний), %;

Хсс – вміст карбонатів (СаСО₃ та ін.), %;

h – вміст гумусу, %;

Кfe - коефіцієнт впливу вмісту окисного заліза в ґрунтах Полісся (Fe₂O₃), (беруть його з табл. 10).

10. Залежність коефіцієнта К_f від вмісту Fe₂O₃ в 0-10 см шарі ґрунту

З рівняння 1 видно також, що втрати ґрунту при дефляції прямо пропорційні коефіцієнтам К_оf та К_р. Перший вказує на відкритість фону і залежить як від характеру культури, так і від величини покриття поверхні ґрунту рослинними рештками (табл. 11). Встановлено, якщо поверхня ґрунту відкрита менш ніж на 36-40%, то вона вітростійка.

11. Залежність коефіцієнта впливу відкритості фону К_оf від ґрунтозахисної ролі культур і післяжнивних решток

Слід враховувати, що озимі культури після непарових попередників часто закінчують осінній розвиток у стадії 3-го листа (відкритість фону – 60%). Ґрунтозахисна здатність такого фону суттєво нижча, ніж коли пшениця розкущилася. Фон, сформований із 1, 5 т/га стерні або соломи зернових культур, утворює вітростійку поверхню. Слід враховувати, що за осінньо-зимовий період рештки рослин на 80 % мінералізуються і відкритість фону помітно зростає. Тому для забезпечення протидефляційної поверхні ґрунту на весь дефляційно-небезпечний період, слід залишати з осені не менше 2, 5 т/га соломи. Протидефляційна дія соломи і стерні спостерігається тільки при застосуванні ґрунтозахисних технологій (без оранки) вирощування сільськогосподарських культур.

Післяжнивні рештки просапних культур (кукурудзи, соняшника) надають поверхні ґрунту меншої протиерозійної ефективності, бо покриття поверхні навіть при залишенні всієї нетоварної частини врожаю, становить лише 30-40% і менше. Це вказує на необхідність впровадження смугового землеробства (чергування смуг просапних, культур суцільного посіву та багаторічних трав).

Параметри фактора Кр для ґрунтозахисних заходів наведено в табл.12. Вони помітно зменшують втрати ґрунту під час дефляції.

12. Параметри фактора Кр для різних ґрунтозахисних заходів

Перед проведенням розрахунків складають інформаційну таблицю з наступним порядком визначення показників:

• середня довжина поля (1) в напрямку ерозійно небезпечного вітру, м;

• середня висота бар'єрів Н (полезахисних лісосмуг), що оточують поле (ділянку) з підвітряної і завітряної сторін;

• ефективна висота бар'єрів (Н_еК_n) згідно з матеріалами таблиць;

• •середня ширина (в) поля (ділянки) в напрямку перпендикулярному пануючим ерозійно небезпечним вітрам, м;

• середнє число годин з вітровою ерозією, S (прогнозний аналіз або матеріали довідника);

• середня швидкість вітру (Vm) в даній місцевості (матеріали довідника);

• скорегована швидкість вітру згідно з даними таблиці (Vm • К_v) стосовно місцеположення конкретного поля (ділянки), м/с;

• загальна площа поля (ділянки), га;

• величина показника піддатливості до руйнування dw за рівнянням та матеріалами таблиці;

• параметр " а" визначають за таблицею залежно від dw;

• величина відкритості фону для конкретної культури;

• технологія та період можливого прояву ерозії під час вирощуван­ня культури і корегуючий коефіцієнт (К_оf) згідно з таблицею;

• фактор (Кр) додаткових ґрунтозахисних заходів згідно з матеріалами таблиць.

Якщо розраховують втрати ґрунту для фонів після відвального обробітку без рослинних решток і покриву, а також без додаткових ґрунтозахисних заходів, фактори К_оf і Кр не визначають.