Характеристики микрорельефа рисовых чеков и рекомендации по повышению эффективности планировочных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.71

Характеристики микрорельефа рисовых чеков и рекомендации по повышению эффективности планировочных работ

Ю.Г. Ревин, Е.А.Антонов ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия

По агротехническим требованиям поверхность рисовых чеков должна быть довольно ровной. Допуск на отклонения микрорельефа составляет 3 см. При соответствии ровности чека этим требованиям урожайность риса наивысшая и расход поливной воды наименьший. Следует поэтому постоянно следить за состоянием поверхности чеков, то есть контролировать изменение микрорельефа, его структуры, и намечать мероприятия, причем с минимальными затратами труда, средств и времени, направленные на его исправление (корректировку).

В настоящее время разработаны и используются технические средства и технологии съемки поверхности чеков в полуавтоматическом режиме с использованием ЭВМ [1].

В 2001-2003 гг. сотрудниками инженерного центра «Луч» под руководством Ефремова А.Н. была проведена большая работа по обследованию состояния микрорельефа рисовых чеков в районе Приазовья Краснодарского края. Всего было обследовано более 40 чеков, площадь каждого из которых в среднем равна 4..6 га.

В состав показателей, полученных при обследовании, вошли не только характеристики неровностей в виде, так называемых картограмм микрорельефа, но и среднеквадратические отклонения высотных координат неровностей, объемы предполагаемых земляных работ с разбивкой на объемы по срезке и насыпи, урожайности риса по предыдущему году, расход поливной воды и некоторые другие данные.

Высотные данные снимались по квадратной сетке, сторона которой принималась, равной 20 м.

На рисунке 1 представлены зависимости урожайности риса Y (ц/га) и затрат поливной воды Q (м3/га) в зависимости от среднеквадратического отклонения микорорельефа S (см). Цифровые значения затрат воды представлены на графике в уменьшенном (в 40 раз) виде.

Не комментируя детально зависимости рис. 1, можно только отметить, что они еще раз подтверждают уже сложившееся и не один раз зафиксированное практикой объективное мнение о необходимости точной планировки рисовых чеков.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Зависимость урожайности (сплошная линия) и затрат поливной воды (пунктирная линия) от среднеквадратичного отклонения неровностей по высоте

рисовый чек поверхность урожайность

Из числа обследованных чеков даже самый ровный (№ 931) имеет среднеквадратическое отклонение высотных отметок S = 3,08 см, что соответствует средней амплитуде, равной примерно 4,0…4,5 см.

Величина этой амплитуды превышает допуск на 40%. Уточненные данные свидетельствуют о следующем. Для площади чека, равной 5,44 га, полтора га можно считать негодными для эксплуатации, причем на площади 0.9 га требуется срезка, а на площади 0.6 га подсыпка почвы. При этом следует отметить, что приведенные цифры получены из условия выравнивания микрорельефа под «нулевую» плоскость.

Для одного из худших полей по выровненности (№ 852) среднеквадратическое отклонение высотных отметок составляет 5,75 см, что соответствует средней амплитуде неровностей A = 8 см. Из общей площади чека, равной 6,12 га, почти 6,0 га нельзя признать годными к эксплуатации, из них 3,4 га требуют срезки, а 2,6 га - подсыпки.

Таким образом, для ориентировочной, но довольно надежной и устойчивой оценки годности поля для сельскохозяйственной эксплуатации можно использовать сведения о площадях чека, требующих срезки и подсыпки.

Введем понятие коэффициента дефектности поля КД, значение которого можно определить в виде следующего соотношения

(1)

где SСР - суммарная площадь части чека, неровности которой на вертикали возвышаются над «нулевой» плоскостью больше чем на 3 см, м2. Это - потенциальная площадь срезки; SН - суммарная площадь части чека, неровности которой по вертикали ниже «нулевой» плоскости больше чем на 3 см, м2. Это - потенциальная площадь подсыпки.

Значения этого коэффициента для обследованных полей изменяются в пределах от 0,3 до 0,98. Таким образом, сведения, которые получены по итогам обследования рисовых чеков, во многом, определяют необходимые действия по восстановлению их ровности.

На рисунке 2 представлена зависимость объемов работ по срезке и насыпи друг от друга.

Рис.2. Зависимость объема работ по срезке почвы от объема работ по насыпи

Анализируя график рис. 2, можно сделать вывод о практически полном соответствии объемов срезки и насыпи в пределах каждого чека. Коэффициент соответствия (угловой коэффициент линейной регрессии) равен 0,882. Изменяя величину срезки от 3 см до нуля, всегда можно добиться равенства объемов с обязательным учетом явления разрыхляемости срезаемого грунта.

Характеристики микрорельефа рисовых чеков свидетельствуют о значительном разнообразии структур и параметров неровностей. Это объективно требует в каждом конкретном случае (может быть по группам полей) использования соответствующих модифицированных технологий и типов и параметров планирующих машин.

Для обоснованного решения подобного рода проблем могут быть применены методы теории случайных функций. Чаще всего в подобных ситуациях используют две существенные и информативные статистики, которые в обобщенном виде дают возможность оценить такие параметры неровностей, как их длины и приходящиеся на эти неровности дисперсии высотных координат. К этим двум статистикам относят корреляционную характеристику, которую назовем, по аналогии с подобной характеристикой для продольных профилей, корреляционной поверхностью K(r, p).

Эмпирическая корреляционная поверхность может быть оценена по формуле

(2)

где n1, n2 - число строк и столбцов матрицы Z, неровностей чека, соответственно; r, p - смешение отсчетов при определении корреляционной поверхности по строкам и столбцам соответственно; D - дисперсия высотных неровностей чека, представленной матрицей Z.

На рисунке 3 представлен график типичной корреляционной поверхности матрицы размером n1 x n2, анализ которой позволяет сделать вывод о довольно ясной структуре неровностей анализируемого чека.

Рис. 3. Эмпирическая корреляционная поверхность

По длине волны - это неровность длиной примерно 140 м по длинной стороне чека и отсутствие ярко выраженной неровности по короткой стороне чека. Амплитуда 140-метровой неровности незначительна (около 10%). Остальные переменные составляющие высотных неровностей приходятся на меньшие по длине неровности. Более определенные и конкретные данные по неровностям, возможно оценить при помощи спектральной плотности. Спектральная плотность микрорельефа чека как случайной поверхности может быть подсчитана по формуле

(3)

где n3 и n4 - число строк и столбцов, соответственно, матрицы корреляционной поверхности микрорельефа чека; Kx,y - эмпирическая корреляционная поверхность чека; wx, wy -волновые частоты неровностей по осям X и Y, соответственно, м-1; Д - шаг отсчета при определении спектральной плотности. Шаг отсчета равен длине стороны квадратной сетки, используемой при съемке высотных координат неровностей чека (? = 20 м).

Рис. 4. График спектральной плотности микрорельефа чека

В результате анализа графиков спектральной плотности микрорельефа чека, один из которых приведен на рис. 4, можно сделать вывод о наличии в составе неровностей длин равных, примерно 15 .. 40 м. На эти неровности приходится 20..25% общей дисперсии микрорельефов. Следует также отметить, что эти неровности, как правило, располагаются вдоль длинной стороны чека.

Заключая статью, можно сделать вывод о том, что корректировку микрорельефа целесообразно выполнять тремя, по крайней мере, способами.

1. При значении коэффициента дефектности чека КД = 0,25...0,45 выполняется выборочная срезка грунта в местах возвышений и дискретная отсыпка его в местах понижения с помощью скреперов. Затем выполняется доводочная точная планировка при помощи специальных планировщиков с лазерным управлением для дефектных участков.

2. При значении коэффициента дефектности чека КД = 0,5...0,7 выполнятся выборочная дискретная планировка в местах значительных возвышений и дискретная отсыпка в местах значительных понижений при помощи скреперов. Затем производится сплошная доводочная планировка при помощи специальных планировщиков с лазерным управлением.

3. При значении коэффициента дефектности чека ш > 0.7 выполняется сплошная точная планировка с применением специальных длиннобазовых планировщиков без лазерного управления или короткобазовыми планировщиками с лазерным управлением.

При доводочной планировке целесообразно использовать загонную схему движения вдоль длинной стороны чека.

Библиографический список

1. Ефремов А.Н. Комплексная автоматизированная технология планировки рисовых чеков. М.: Изд-во ФГНУ ЦНТИ Мелиоводинформ, 2002. 66 с.

Размещено на Allbest.ru