Vanding

Kunstvanding (irrigation) er tilførsel af vand til marker, der mangler fugt, og en forøgelse af dens reserver i jordens rodlag for at øge jordens frugtbarhed . Kunstvanding er sammen med dræning hovedtypen af ​​melioration  - hydroteknisk [1] . Vanding forbedrer tilførslen af ​​planterødder med fugt og næringsstoffer, reducerer temperaturen i overfladeluftlaget og øger dets fugtighed .

Historie

Allerede i oldtiden nåede kunstvanding niveauet af en kunst, som hele landes velfærd var baseret på. At holde vand til at fugte markerne er nævnt mange steder i Bibelen . Området mellem Eufrat og Tigris var allerede i den dybeste oldtid berømt for landbrugsfremskridt opnået ved hjælp af systematisk kunstvanding. Fra umindelige tider har der været eksempler på kunstvandingsanlæg i landene med gammel kultur: i Kina , Indien og Egypten og i den nye verden  - i områderne af det forsvundne rige aztekerne . Ægypterne var ikke tilfredse med den lejlighedsvise oversvømmelse af Nilen for at gøde deres marker; og dens farvande, ved hjælp af et omfattende system af kanaler, førte den gennem hele dens frugtbare region til kanten af ​​ørkenen. Efterfølgende gik man her over til vandscoop-hjul , som hævede vand til en højde [2] .

I Europa er de ældste mestre med hensyn til kunstvanding etruskerne . De enorme rester af kanalerne mellem Adige og Po vidner allerede nu om de gigantiske konstruktioner lavet af disse mennesker udelukkende med det formål at vande markerne. Uighurerne skabte komplekse kunstvandingsanlæg, der gav liv til ørkenlandene i det østlige Turkestan. De gav deres kunst til romerne . Sidstnævnte værdsatte vand højt, og selv nu er deres hydrauliske strukturer slående: forhøjede bassiner, vandkanaler, kunstige damme og søer, fremragende afslutning af kilder og andre perfekte anordninger til at levere godt vand [2] .

Vandingsanlæg udviklet på den bredeste måde i Lombardiet . Netværket af kunstvandingskanaler i dette område, udviklet og forbedret siden romernes tid, dækkede et område på op til 450.000 hektar i begyndelsen af ​​det 20. århundrede . Hovedkanalerne i dette netværk, som omfattede antikke kunstige vandløb, blev bygget i begyndelsen af ​​middelalderen, dels af munke, dels af byerne Milano , Cremona og andre under styret af Visconti , Sforza , Pallavicino og i regionen Mantua af Gonzaga -dynastiet . Den ældste kanal i Vettalia blev bygget i 1057 . Allerede i 1216 dukkede der i Milano en samling af regler om brug af vand, som efterfølgende blev forbedret og tjente som grundlag for kunstvandingslovgivningen fra 1747 . I det 11. århundrede ejede munkene i Chiaravalle Abbey mere end 8.000 hektar kunstvandede enge og solgte deres overskudsvand. For at bestemme dens mængde brugte de specielle vandmålere , hvor vand blev ført gennem et bestemt hul (0,029 m²) ved et konstant tryk (0,10 m). På et minut strømmer 2.1835 m³ gennem en sådan åbning, som kaldes en Milanese ounce. Efterfølgende begyndte man i stedet for en vandounce at bruge andre enheder og instrumenter til at måle flow, kaldet siden Soldatis tid, den første opfinder af en sådan enhed i det 16. århundrede , moduler [2] .

Fra Lombardiet bragte tyske soldater i det 18. århundrede kunstvandingskunsten med sig til den nedre Rhin -region , hvor vandingsanlæg især blev udviklet og styrket i nærheden af ​​byen Siegen , takket være indsatsen fra borgmesteren i denne by, Dresler, omkring 1750. I Spanien blev kunstvanding indført af maurerne , ved hvis arbejde Valencias vandløse omgivelser blev til et område med fremragende frugtbarhed. Ruinerne af maurernes hydrauliske strukturer i Spanien imponerer stadig med deres storhed. Mauretaniens kunstvandingsanordninger tjente som model ikke kun i tekniske termer, men også med hensyn til lovgivning og organisation, da her var den ældste form for offentlig brug af kunstvanding. Provinserne underordnet maurerne blev opdelt i kunstvandingsområder, hvortil den nødvendige mængde vand blev tilvejebragt ved at blokere bjergstrømme og floder om sommeren. Til dette blev der bygget store dæmninger. Fra de på denne måde dannede reservoirer blev vand ført af hovedkanaler, og sidekanaler forgrenede sig fra dem, hvorfra vand til vanding af de enkelte sektioner blev øset ud af spandelevatorer. For hver af de kunstvandede parceller blev den nøjagtige nødvendige mængde vand beregnet. Dets brug var strengt reguleret, og der blev fastsat bøder for frigivelse af overskydende vand. For at kontrollere vandgennemstrømningen blev der brugt pointer vandmålere. I nogle dele af Spanien har disse enheder overlevet den dag i dag. I Frankrig findes store kunstvandingssystemer i Loire- og Garonne -dalene , såvel som i departementerne Savoy , Haute-Savoie , Bouches-du-Rhone , Hérault , Gard og andre. England kræver på grund af klimaets egenskaber kun lidt kunstvanding, men nogle steder er der også store områder, der bruger kunstig vanding, f.eks. optager de ældste kunstvandingsanordninger, i Wiltshire , skabt i 1690-1700 , et område på ca. 15-20.000 ha. I 1743 oprettede Jennings de første colmatage-enge ved Howden , nær York .

Grundlæggende information

Kunstvanding refererer til hydromelioration, som er en række foranstaltninger rettet mod langsigtet forbedring af jordens vandregime for at øge dens produktivitet. Hydromelioration udføres gennem konstruktion af tekniske hydrauliske strukturer , ved hjælp af hvilken en beregnet ændring eller regulering af territoriets vandregime udføres. Hvis det kræves, at vanding skal udføres i et område, der er fattigt på vandressourcer, bør området først vandes , da den konstante transport af de mængder vand, der kræves til kunstvanding, ville være ekstremt ineffektiv og dyr. Ved hjælp af vanding sikres vandgennemstrømningen af ​​et naturligt forløb, som gør det muligt at bruge det i fremtiden direkte i kunstvandingssystemer.

Det er effektivt at bruge kunstvanding sammen med andre former for landvinding, for eksempel med agroforestry, som omfatter oprettelse af beskyttende skovbælter og -grunde. Samtidig er det muligt at opnå ikke kun en forbedring af jordbundsforholdene, men også en ændring til det bedre i mikroklimatiske forhold, når den lokale fugtcyklus generelt forbedres [3] . I tørre områder er kun jordfugtighed muligvis ikke nok, da under påvirkning af tørre vinde øges fordampningen fra overfladen af ​​planter, og genopladningshastigheden fra rodsystemet kan være utilstrækkelig, hvilket fører til visning. Du kan også bemærke sådanne former for genvinding som genvinding af afsaltning, som består i at fjerne skadelige salte fra jorden, og termisk genvinding, når afgrøder vandes med varmt vand.

Generelt bruges kunstvanding i en lang række områder afhængigt af klimatiske forhold. Det er klart, at det største behov for kunstvanding observeres i regioner med et varmt tørt klima ( tørt klima ), kendetegnet ved lav nedbør (200-300 mm om året). Fugtindekset (forholdet mellem årlig nedbør og potentiel fordampning) er mindre end 0,33, og fordampningsunderskuddet (forskellen mellem mulig fordampning i vækstsæsonen og produktivt anvendt nedbør) overstiger 5000 kubikmeter pr. I Rusland kan Astrakhan-regionens territorium tilskrives sådanne lande . Dette klima er typisk for staterne i Centralasien , hvor hovedafgrøden dyrket med kunstvanding er bomuld .

Kunstvanding er også meget effektiv i sub-tørre områder. For dem er fugtindekset mindre end 0,77, og fordampningsunderskuddet er 2000-5000 m³ pr. Klimaet i sådanne områder er mere gunstigt end i tørre klimazoner, men en gang hvert par år opstår her tørre perioder, som kan forårsage store skader på landbruget. Vanding spiller en lidt anden rolle her, og tjener ikke så meget til at skabe muligheder for vækst, men til at udjævne udsving i mængden af ​​opnået produktion gennem årene og mere effektiv udnyttelse af jorden med mulighed for at høste flere gange om året. Definition af afgrøder er foder og korn [4] .

Afhængigt af den lokale situation er forskellige måder at vande på. For det første kan hele jordarealet vandes, hvilket er typisk for et tørt klima, såvel som individuelle parceller af visse afgrøder, hvilket er typisk for mere fugtige klimatiske regioner. For det andet kan der udføres vanding en gang om året (den såkaldte firth irrigation), hvor der skabes den nødvendige vandforsyning i jorden, som bruges af planter hele året, eller vanding kan ske kontinuerligt [5] .

Vandingsregime

Opgaven med kunstvanding er at bestemme den nødvendige mængde vand, der kræves for at udføre vandingsarbejde med maksimal effektivitet. Til dette tages der hensyn til både lokale klimatiske forhold og typen af ​​kunstvandede planter og de betingelser, der kræves for det for maksimal vækst og mængden af ​​vand i forskellige vækstperioder. Du bør kende faserne af udviklingen af ​​en bestemt kultur og give de nødvendige betingelser for hver af faserne. Der kan skelnes mellem følgende vækstfaser: spiring, rotation, blomstring og modning. Den mest vandforbrugende for kornafgrøder er rorpindsfasen, mens f.eks. for bomuld  blomstringsfasen.

Der skelnes mellem vandingshastigheden - den mængde vand, der kræves af en landbrugsafgrøde til en kunstvanding, og vandingshastigheden - hele vandmængden i vandingsperioden. Vandforbrugskoefficienten er mængden af ​​vand, der forbruges af planter pr. afgrødenhed [6] .

Vandingssystemer

Kunstvandingssystem  - det område, hvor de hydrauliske (vandindtag og vandstrukturer, kanaler, rørledninger ) og operationelle (veje, broer) strukturer, der giver dens kunstvanding, er placeret, der er åbne og lukkede. [7] Vandingssystemer består generelt af flere komponenter [8] [9] :

Følgelig kan der skelnes mellem flere typer vandingssystemer afhængigt af de anvendte komponenter. For eksempel, hvis pumpestationer bruges som en vandindtagskonstruktion, så er systemet med en mekanisk vandlift, i modsætning til et tyngdekraftsystem. Ved typen af ​​åbenhed kan man skelne mellem åbne systemer, hvor der anvendes kanaler og bakker, og lukkede systemer, hvor der anvendes rørledninger. Systemerne adskiller sig også i vandingsmetoden: overfladevanding, overrisling, ris, firth, dryp- eller undergrundsvanding.

Jordfugtighed

At studere og forudsige jordfugtighedens egenskaber er en af ​​de vigtigste opgaver i kunstvanding, da det netop er for dens regulering, at kunstvanding er tiltænkt. Jordfugtighed refererer til den fugt, der er indeholdt i det øverste lag af jorden inden for beluftningszonen . Nøgleparameteren, der karakteriserer jordfugtighed, er dens mobilitet, afhængig af værdien af ​​hvilken jordfugtighed er opdelt i krystallisation, fast (is), damp, stærkt bundet, løst bundet og fri. Opgaven med kunstvanding er at skabe en vis fugtighed, som ville sikre det maksimale udbytte af afgrøden, der sås i dette område. Samtidig skelnes flere typer jordfugtighed, hvilket gør det muligt at beregne dens egenskaber så nøjagtigt som muligt:

Hastigheden af ​​vandabsorption i jorden kan bestemmes ved formlen [10] :

,

hvor

Ved at integrere dette udtryk kan du få et lag absorberet fugt med tiden :

.

For at forhindre processen med kunstvandingserosion kræves det, at al indkommende fugt absorberes i jorden.

For at vurdere visse jords vandafgivende egenskaber kan man bruge vandtabskoefficienten, som er lig med forholdet mellem mængden af ​​vand, der strømmer frit fra jorden og volumen af ​​denne jord, udtrykt i procent. Værdierne af koefficienten for vandtab varierer fra 0,01 for ler til 20 for fint sand.

Vandingsmetoder

De vigtigste metoder til kunstvanding inkluderer:

Kunstvanding i forskellige lande

Landbruget er den største forbruger af vand i verden. Omkring 70 % af ferskvandet bruges i landbruget. I de tørre områder i Asien og Afrika nås 90% af ferskvandet. I Europa som helhed er denne procentdel 35 %.

Kunstvandede arealer udgør omkring 16 % af det samlede landbrugsareal på verdensplan, men står for omkring 40 % af den samlede afgrøde. Omkring 68% af dette område er i Asien, 17% i Amerika, 9% i Europa, 5% i Afrika og 1% i Oceanien. De største sammenhængende områder med høj vandingstæthed er:

I 2012 var arealet af kunstvandede land steget til omkring 3.242.917 km2 , næsten på størrelse med Indien.

Området med kunstvandede land i 2003 af
landet fra 10 millioner hektar
millioner hektar
Land Firkant
Indien 57
Kina 54
Pakistan 19
Asien 188
USA 22
Andet 67
i alt 277
Areal med kunstvandet jord
i udvalgte lande i verden
(i slutningen af ​​1990'erne ),
mio . ha
Land Firkant Land Firkant
Kina 59,3 Japan 2.5
Indien 60,9 Spanien 3,41
USA 24,74 Italien 2,67
Pakistan 19.42 Egypten 3,65
Rusland 4.5 Brasilien 4,45
Indonesien 5.3 Argentina 1,65
Mexico 6.2 Irak 3,525
Usbekistan 4,223 Bulgarien 0,588
Rumænien 1.5 Sydafrika 1,67

Negative miljøpåvirkninger

Med fejl i organiseringen af ​​landvinding kan kunstvandet landbrug forårsage en hel kæde af negative miljømæssige konsekvenser. De vigtigste er:

Sekundær tilsaltning er en af ​​hovedkonsekvenserne af landvanding i et tørt klima [11] . Det er forbundet med stigningen af ​​mineraliseret grundvand til jordens overflade. Grundvand, der indeholder salte, begynder at fordampe intensivt, som et resultat af, at jorden er mættet med en overskydende mængde salte. Et akut økologisk problem i kunstvandet landbrug er forurening af overflade- og grundvand. Dette er resultatet af at vande jorden og bruge vand til at afsalte jorden. De fleste af de floder, hvis vand bruges til kunstvanding, har en saltholdighed på 0,2-0,5 g/l. I øjeblikket er deres mineralisering steget 10 gange, hvilket har ført til en stigning i sekundær saltholdighed. Problemerne med jord- og vandsaltning forværres af brugen af ​​mineralsk gødning .

At reducere den negative miljøeffekt til et minimum er muligt med korrekt planlægning og gennemførelse af kunstvanding, da de fleste af manglerne ikke er organisk iboende i det [12] .

Gennemførlighedsundersøgelse for kunstvanding

Den økonomiske effektivitet af kunstvandingsforanstaltninger afhænger af, om den ekstra indtægt, der modtages fra kunstvandingsaktiviteter, kan overstige omkostningerne ved deres gennemførelse. I overensstemmelse hermed er det nødvendigt at have oplysninger om, hvor mange penge der skal investeres i konstruktionen af ​​genvindingssystemet, for at repræsentere den ekstra mængde af produktion, der modtages, og også at beregne størrelsen af ​​de udgifter, der er brugt på selve produktionen af ​​landbrugsprodukter .

Det bør tages i betragtning, at mængden af ​​kapitalinvesteringer i kunstvandingssystemer ikke kun omfatter midler til selve disse systemer, men også midler til oprettelse af passende infrastruktur, for eksempel til oprettelse af et vejnet på gården, elektrificering, opførelse af yderligere bygninger til produktionsbehov og boliger til servicepersonale mv [13] .

De årlige produktionsomkostninger stiger med indførelsen af ​​kunstvandingssystemer. Ud over de sædvanlige omkostninger til gødskning, såning, høst og transport af afgrøder osv., er der udgifter til vedligeholdelse af selve kunstvandingsanlæggene, som kan omfatte udgifter til betaling af arbejdere, afskrivning på udstyr , yderligere jordarbejde (f.eks. rengøring af kanaler) , skæring af midlertidige kunstvandingsnetværk), til kunstvanding.

I denne henseende kræves der før indførelsen af ​​kunstvandingssystemer en grundig analyse ledsaget af økonomiske beregninger og en teknisk og økonomisk sammenligning af flere muligheder [13] . Dette kan kræve data om typer og arealer af jorder, der foreslås til kunstvanding, en vurdering af deres indvindingstilstand, geodætiske undersøgelser af terrænet med henblik på at udarbejde topografiske planer og landprofiler, data om den fysiske og kemiske sammensætning af jorde, geologiske data vedr. jordfundamenter og niveauet af underjordisk vand.

Oprettelse af storstilede kunstvandingssystemer kræver deltagelse af specialiserede designinstitutter og videnskabelig støtte på grund af både betydelige omkostninger og den mulige kardinalvirkning på naturen og befolkningen i regionen. Det er muligt at få det maksimale udbytte af indførelsen af ​​landvinding med den generelle udvikling af landbrugserhvervet, når moderne landbrugsudstyr indføres, der skabes professionelt personale af arbejdere, og den sociale sfære på landet udvikler sig [14] .

Regulativ og teknisk støtte til kunstvanding i Den Russiske Føderation

I øjeblikket er arbejdet med konstruktion, drift og vedligeholdelse af vandingssystemer reguleret af et sæt bygningsreglementer og -regulativer (SNiP) med relaterede regulatoriske og metodiske dokumenter (afdelingsbygningsreglementer (VSN), manualer til SNiP, retningslinjer, hvoraf de fleste har været bevaret siden statsreguleringstiden Opgaven er at skabe nye standarder, der både lever op til moderne krav og situationen, og er i overensstemmelse med kravene fra International Association for Standardization (ISO) Samtidig arbejdes der på at udvikle et videnskabeligt og metodisk grundlag for skabelsen af ​​nationale standarder, der ville regulere kunstvandingsaktiviteter som en integreret del af landvinding generelt [15] .

Se også

Noter

  1. ↑ Landindvinding, s. 4
  2. ↑ 1 2 3 4 A. S. Tanenbaum. Irrigation // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  3. ↑ Landindvinding, s. 5
  4. ↑ Landindvinding, s. 47-49
  5. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 35
  6. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 38-39
  7. ↑ Sovjetisk encyklopædisk ordbog. Glavred A. M. Prokhorov. 4. udgave. 1988. Pg. 940
  8. ↑ Landindvinding, s. 55
  9. ↑ Kolpakov V.V., Sukharev I.P., s. 77
  10. ↑ Landindvinding, s. 43
  11. ↑ Tørt, varmt, med store daglige temperaturudsving, klimaet i troperne og subtroperne , karakteristisk for ørkener og halvørkener .
  12. ↑ Landindvinding, s. 9
  13. ↑ 1 2 Landindvinding, s. 304-313
  14. ↑ Landindvinding, s. 8
  15. ↑ Magasinet "Reclamation: Yesterday, Today, Tomorrow". nr. 1, 2011

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier