Поверхностное орошение — это когда вода подается и распределяется по поверхности почвы под действием силы тяжести. Это, безусловно, самая распространенная форма орошения во всем мире, которая практикуется во многих областях практически без изменений на протяжении тысяч лет.
Поверхностное орошение часто называют орошением затоплением, подразумевая, что распределение воды не контролируется и, следовательно, по своей сути неэффективно. В действительности, некоторые из методов орошения, объединенные под этим названием, подразумевают значительную степень управления (например, орошение с приливом).
Процесс поверхностного орошения можно описать с помощью четырех фаз. Когда вода подается на верхний конец поля, она будет течь или продвигаться по всей длине поля. Фаза продвижения относится к тому периоду времени, когда вода подается на верхний конец поля и течет или продвигается по всей длине поля. После того, как вода достигнет конца поля, она либо стечет, либо начнет застаиваться. Период времени между окончанием фазы продвижения и прекращением притока называется фазой смачивания, запруживания или хранения. Когда приток прекращается, вода будет продолжать стекать и просачиваться, пока все поле не будет осушено. Фаза истощения - это короткий период времени после прекращения, когда длина поля все еще находится под водой. Фаза спада описывает период времени, когда фронт воды отступает к нижнему концу поля. Глубина воды, нанесенной на любую точку поля, является функцией времени возможности, продолжительности времени, в течение которого вода присутствует на поверхности почвы.
Орошение с использованием ровных бассейнов исторически использовалось на небольших территориях с ровными поверхностями, окруженными земляными валами. Вода быстро подается на весь бассейн и просачивается. В традиционных бассейнах вода не должна уходить с поля после орошения. Орошение с использованием бассейнов предпочтительно на почвах с относительно низкой скоростью инфильтрации. [1] Это также метод поверхностного орошения. Поля обычно располагаются так, чтобы следовать естественным контурам земли, но внедрение лазерного выравнивания и градуировки земель позволило построить большие прямоугольные бассейны, которые больше подходят для механизированного широкополосного земледелия.
Бассейны обратного стока (DBLB) или контурные бассейны являются вариантом бассейнового орошения, где поле разделено на ряд террасных прямоугольных заливов, которые имеют градуированный уровень или не имеют значительного уклона. Вода подается в первый залив (обычно самый высокий по высоте), а затем желаемая глубина примененной воды позволяет стекать обратно из этого залива и течь в следующий залив, который находится на более низкой высоте, чем первый. Каждый залив орошается по очереди, используя комбинацию дренажной воды из предыдущего залива и продолжающегося притока из канала подачи. Успешная работа этих систем зависит от достаточного перепада высот между последовательными заливами. Эти системы обычно используются в Австралии, где рис и пшеница выращиваются поочередно. [2]
Бороздковое орошение осуществляется путем создания небольших параллельных каналов по всей длине поля параллельно направлению его преобладающего уклона. Вода подается в верхний конец каждой борозды и стекает по полю под действием силы тяжести. Вода может подаваться с помощью запорной трубы, сифона и головной канавы или безнапорных систем. Скорость движения воды определяется многими факторами, такими как уклон, шероховатость поверхности и форма борозды, но самое главное — скоростью притока и скоростью инфильтрации почвы . Расстояние между соседними бороздами регулируется видом сельскохозяйственной культуры, общие расстояния обычно составляют от 0,75 до 2 м (от 2,5 до 6,6 футов). Культура высаживается на гребне между бороздами, которые могут содержать один ряд растений или несколько рядов в случае системы грядочного типа. 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 сельскохозяйственной культуры. Более короткие борозды обычно связаны с более высокой однородностью применения, но приводят к увеличению вероятности потерь стока. Бороздковое орошение особенно подходит для широкополосных культур, таких как хлопок , кукуруза и сахарный тростник . Оно также практикуется в различных садоводческих отраслях, таких как цитрусовые , косточковые фрукты и томаты .
Воде может потребоваться значительное время, чтобы достичь другого конца, что означает, что вода просачивалась в течение более длительного периода времени в верхнем конце поля. Это приводит к плохой равномерности с высоким применением в верхнем конце и меньшим применением в нижнем конце. В большинстве случаев эффективность бороздкового орошения может быть улучшена за счет увеличения скорости, с которой вода движется по полю (скорость продвижения). Этого можно достичь за счет увеличения расхода или за счет практики орошения с переливом. Увеличение скорости продвижения не только улучшает равномерность, но и снижает общий объем воды, необходимый для завершения орошения.
Этот тип орошения является относительно новым, и исследования и разработки в его практике и моделировании начались в начале 1980-х годов. [3] Напорное орошение представляет собой вариант бороздкового орошения, при котором подача воды включается и выключается в запланированные периоды времени (например, включается на 1 час, выключается на 1½ часа). Циклы увлажнения и высыхания снижают скорость инфильтрации, что приводит к более высокой скорости продвижения и более высокой однородности [4] , чем при непрерывном потоке. Снижение инфильтрации является результатом консолидации поверхности, заполнения трещин и микропор и распада частиц почвы во время быстрого смачивания и последующего уплотнения поверхности во время каждой фазы высыхания. [5] На тех почвах, где напорное орошение эффективно, сообщалось, что оно позволяет завершить орошение с меньшим общим потреблением воды и, следовательно, более высокой эффективностью и потенциально дает возможность практиковать дефицитное орошение . [6] Эффективность напорного орошения зависит от типа почвы; например, многие глинистые почвы испытывают быстрое поведение уплотнения при непрерывном потоке, и поэтому напорное орошение дает мало преимуществ. [1]
Пограничная полоса, также известная как пограничный контроль или заливное орошение, может рассматриваться как гибрид полива с ровным бассейном и бороздкового орошения. Поле разделено на несколько заливов или полос, каждый залив отделен приподнятыми земляными валами (границами). Заливы, как правило, длиннее и уже по сравнению с бассейновым орошением и ориентированы так, чтобы выравниваться по длине с уклоном поля. Типичные размеры залива 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 верхний конец залива, который обычно сооружается для обеспечения условий свободного потока на нижнем конце. Одним из распространенных вариантов использования этой техники является орошение пастбищ для производства молочной продукции.
Спейт-орошение (от английского слова spate, что означает: а. наводнение или затопление. б. река, выходящая из берегов) использует сезонные разливы рек, ручьев, прудов и озер для заполнения водохранилищ. Это древний метод орошения в засушливых и полузасушливых климатических условиях на Ближнем Востоке, в Северной Африке, Западной Азии, Восточной Африке и в некоторых частях Латинской Америки. [7]
При паводковом орошении вода отводится из обычно сухих русел рек, когда река разливается. Затем паводковая вода отводится на поля. Это может быть сделано с помощью свободных водозаборов, отводных шпор или дамб, которые строятся поперек русла реки. Паводковая вода, обычно длящаяся несколько часов или несколько дней, направляется через сеть первичных, вторичных и иногда третичных паводковых каналов. Командные площади могут варьироваться от нескольких гектаров до более чем 25 000 гектаров (62 000 акров).
Системы орошения с помощью потока требуют огромных усилий по управлению для контроля и оптимизации потока воды. Поскольку быстро движущаяся вода способна перемещать очень большие объемы осадка, высота берегов рек и состав их русел могут быстро меняться. Отклонение потока мощной силы, способной перемещать камни, почвы и другие материалы, используемые для изменения пути воды, может оказаться сложным. [8]
Хотя поверхностное орошение можно эффективно осуществлять при правильном управлении и в правильных условиях, оно часто связано с рядом проблем, подрывающих производительность и экологическую устойчивость: [9]
Целью современного управления поверхностным орошением является минимизация риска этих потенциальных неблагоприятных воздействий.