Поверхностное орошение – это когда вода подается и распределяется по поверхности почвы под действием силы тяжести. Это, безусловно, самая распространенная форма орошения во всем мире, и она практикуется во многих регионах практически без изменений на протяжении тысячелетий.
Поверхностное орошение часто называют паводковым орошением, подразумевая, что распределение воды является неконтролируемым и, следовательно, по своей сути неэффективным. В действительности, некоторые методы орошения, сгруппированные под этим названием, требуют значительной степени управления (например, импульсное орошение). Поверхностное орошение бывает трех основных типов; ровный бассейн, борозда и пограничная полоса.
Процесс поверхностного орошения можно описать четырьмя этапами. Когда вода подается в верхнюю часть поля, она будет течь или продвигаться по длине поля. Фаза продвижения относится к периоду времени, в течение которого вода подается в верхнюю часть поля и течет или продвигается по длине поля. После того, как вода достигнет конца поля, она либо стечет, либо начнет скапливаться в пруду. Период времени между окончанием фазы продвижения и прекращением притока называется фазой увлажнения, затопления или хранения. Когда приток прекратится, вода будет продолжать стекать и просачиваться до тех пор, пока все поле не будет осушено. Фаза истощения — это короткий период времени после отключения, когда вся длина месторождения все еще находится под водой. Фаза спада описывает период времени, в течение которого фронт воды отступает к нижнему концу месторождения. Глубина подачи воды в любую точку поля является функцией времени возможности, то есть продолжительности времени, в течение которого вода присутствует на поверхности почвы.
Орошение из ровных бассейнов исторически использовалось на небольших участках с ровной поверхностью, окруженной земляными валами. Вода быстро подается на весь бассейн и позволяет ей проникнуть. В традиционных бассейнах вода не может стекать с поля после его орошения. Бассейновое орошение предпочтительно на почвах с относительно низкой скоростью инфильтрации. [1] Это также метод поверхностного орошения. Поля обычно создаются так, чтобы повторять естественные контуры земли, но внедрение лазерного выравнивания и планировки земель позволило построить большие прямоугольные бассейны, которые больше подходят для механизированного посевов на широких площадях.
Бассейны с обратным уровнем стока (DBLB) или контурные бассейны представляют собой вариант бассейнового орошения, при котором поле разделено на ряд террасных прямоугольных заливов, которые имеют ступенчатый уровень или не имеют значительного уклона. Вода подается в первый отсек (обычно самый высокий по высоте), а затем заданная глубина подаваемой воды позволяет стечь обратно из этого отсека и течь в следующий отсек, который находится на более низкой высоте, чем первый. Каждый залив орошается поочередно, используя сочетание дренажных вод из предыдущего залива и продолжающегося притока из питающего канала. Успешная работа этих систем зависит от достаточного перепада высот между последовательными пролетами. Эти системы обычно используются в Австралии, где рис и пшеница выращиваются попеременно. [2]
Полив по бороздам осуществляется путем создания небольших параллельных каналов по длине поля параллельно направлению его преобладающего уклона. Вода подается в верхний конец каждой борозды и стекает по полю под действием силы тяжести. Подача воды может осуществляться с использованием закрытой трубы, сифона и кювета или безбанковских систем. Скорость движения воды определяется многими факторами, такими как уклон, неровность поверхности и форма борозд, но, что наиболее важно, скоростью притока и скоростью инфильтрации почвы . Расстояние между соседними бороздами зависит от вида сельскохозяйственной культуры; обычное расстояние обычно составляет от 0,75 до 2 м (от 2,5 до 6,6 футов). Культуру высевают на гряду между бороздами, которые могут содержать один ряд растений или несколько рядов при грядочной системе. Борозды могут иметь длину от менее 100 до 2000 м (от 0,062 до 1,243 мили) в зависимости от типа почвы , местоположения и типа культуры. Более короткие борозды обычно связаны с более высокой равномерностью внесения, но приводят к увеличению потенциальных потерь стока. Орошение по бороздам особенно подходит для выращивания широкопропашных культур, таких как хлопок , кукуруза и сахарный тростник . Это также практикуется в различных отраслях садоводства, таких как цитрусовые , косточковые фрукты и томаты .
Воде может потребоваться значительный период времени, чтобы достичь другого конца, а это означает, что вода просачивалась в течение более длительного периода времени в верхнюю часть поля. Это приводит к плохой однородности: высокое нанесение на верхнем конце и более низкое на нижнем конце. В большинстве случаев производительность полива по бороздам можно улучшить за счет увеличения скорости движения воды по полю (скорости продвижения). Этого можно достичь за счет увеличения расхода воды или применения импульсного орошения. Увеличение скорости подачи не только улучшает однородность, но и уменьшает общий объем воды, необходимый для завершения орошения.
Этот тип орошения является относительно новым, исследования и разработки его практики и моделирования начались в начале 1980-х годов. [3] Импульсное орошение – это вариант орошения по бороздам, при котором подача воды включается и выключается импульсно в запланированные периоды времени (например, включается на 1 час, выключается на 1,5 часа). Циклы смачивания и сушки снижают скорость инфильтрации, что приводит к более высокой скорости продвижения и более высокой однородности [4] , чем при непрерывном потоке. Уменьшение инфильтрации является результатом консолидации поверхности, заполнения трещин и микропор, а также распада частиц почвы во время быстрого намокания и последующего уплотнения поверхности на каждой фазе высыхания. [5] Сообщается, что на тех почвах, где погонное орошение эффективно, оно позволяет завершить полив с меньшим общим потреблением воды и, следовательно, с более высокой эффективностью и потенциально дает возможность практиковать дефицитное орошение . [6] Эффективность волнового орошения зависит от типа почвы; например, многие глинистые почвы быстро уплотняются при постоянном потоке воды, и поэтому импульсное орошение дает мало пользы. [1]
Пограничную полосу, иначе известную как пограничное орошение или заливное орошение, можно рассматривать как гибрид равнинного бассейна и бороздкового орошения. Поле разделено на ряд бухт или полос, каждая бухта отделена приподнятыми земляными валами (бордюрами). Заливы обычно длиннее и уже по сравнению с бассейновым орошением и ориентированы так, чтобы совпадать по длине с уклоном поля. Типичные размеры отсека составляют от 10 до 70 м (от 10 до 80 ярдов) в ширину и от 100 до 700 м (от 110 до 770 ярдов) в длину. Вода подается в верхнюю часть залива, который обычно конструируется так, чтобы обеспечить условия свободного течения в нижнем конце. Одним из распространенных вариантов использования этого метода является орошение пастбищ для производства молочных продуктов.
Ирригация разливами (от английского слова spate, что означает: а. наводнение или наводнение. б. река, заливающая свои берега) использует сезонные разливы рек, ручьев, прудов и озер для заполнения водохранилищ. Это древний метод орошения в засушливом и полузасушливом климате Ближнего Востока, Северной Африки, Западной Азии, Восточной Африки и некоторых частей Латинской Америки. [7]
При поливе водой вода отводится из обычно сухих русл рек, когда река находится в разливе. Паводковая вода затем отводится на поля. Это можно сделать с помощью свободных водозаборов, отводов или насыпей, построенных поперек русла реки. Паводковая вода, продолжающаяся обычно несколько часов или несколько дней, направляется через сеть первичных, вторичных, а иногда и третичных паводковых каналов. Площадь командования может варьироваться от нескольких гектаров до более 25 000 гектаров (62 000 акров).
Системы орошения дождем требуют огромных управленческих усилий для контроля и оптимизации потока воды. Поскольку быстро движущаяся вода способна перемещать очень большие количества наносов, высота берегов рек и состав их русел могут быстро меняться. Отклонение потока мощной силы, способной перемещать камни, почву и другие материалы, используемые для изменения пути воды, может оказаться трудной задачей. [8]
Хотя поверхностное орошение можно эффективно практиковать при правильном управлении и в правильных условиях, оно часто связано с рядом проблем, подрывающих продуктивность и экологическую устойчивость: [9]
Целью современного управления поверхностным орошением является минимизация риска этих потенциальных неблагоприятных воздействий.