автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование основных параметров рыхлителя подпахотного слоя почвы для снижения стока талых вод со склонов

На правах рукописи

ЕГОРОВ ВИТАЛИЙ ПЕТРОВИЧ

оМ

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЫХЛИТЕЛЯ ПОДПАХОТНОГО СЛОЯ ПОЧВЫ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СТОКА ТАЛЫХ ВОД СО СКЛОНОВ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чебоксары - 2003

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Максимов Иван Иванович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Кормщиков Александр Дмитриевич; - кандидат технических наук -Алексеев Виктор Васильевич

Ведущая организация - Вятская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится « 10 » июля 2003 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.070.01 при ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29, ауд. 222.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан «:?.» июня 2003 г.

Ученый секретарь «■ __/_ -—

диссертационного совета 0^^£Д>ДАД-Л^Михайлов Б.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Водная эрозия наносит непоправимый урон, сельскохозяйственному производству. На территории Российской Федерации более 98 млн. га пахотных земель расположены на склонах, с которых ежегодно смывается более 1,5 млрд. т. почвы. В Чувашской Республике 84% сельскохозяйственных угодий размещено на склонах, более 630 тыс; га или 78% пашни подвержено эрозионным процессам, ежегодный смыв почвы составляет более 10 млн. т. Водная эрозия приводит к сокращений площадей сельскохозяйственных угодий, ухудшению их качества, разрушению почвенного покрова, истощению плодородия почв, снижению урожайности сельскохозяйственных культур от 10 до 70%, заиливанию рек и водоемов, нарушению общего гидрологического режима территорий, росту оврагов и балок. На территории землепользования сельскохозяйственных предприятий Чувашской Республики овраги и балки занимают 98 тыс. га, а в Российской Федерации общая площадь оврагов составляет свыше 2,5 млн. га.

Вышеизложенное позволяет констатировать, что технологии выращивания сельскохозяйственных культур на склоновых землях должны быть почвозащитными.

Цель работы. Разработка и обоснование основных параметров рыхлителя подпахотного слоя к орудиям основной обработки почвы для снижения стока талых вод и уменьшения смьюа почвы со склоновых земель.

Объекты исследований. Эрозионные процессы", вызываемые стоками талых вод на склонах; процесс взаимодействия рабочего органа с почвой.

Методы исследований. Теоретические исследования проведены на основании известных законов механики и термодинамики. Экспериментальные исследования проводились на основании действующих ГОСТов и ОСТов, обработка полученных результатов осуществлялась на ПЭВМ методами математической статистики.

Научная новизна. Использован термодинамический подход дЛя изучения эрозионных процессов мерзлых и оттаивающих почв, применен аэродинамический метод для определения ее водно-физических свойств и разработан рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы. Новизна способа для определения потенциала эрозионной стойкости почв защищена 1 патентом РФ.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Практическую ценность работы составляют: способ, устройства и методика определения потенциала эрозионной стойкости (ПЭС) мерзлых и оттаивающих почв в полевых и лабораторных условиях; рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы на склонах, уменьшающий эрозионные процессы от стока талых вод.

В работе сформулированы и обоснованы научные положения, позволяющие определить ПЭС мерзлых и оггаивающ^^ч^.^пщщ^Ш! Ъабо-

БИБЛИОТЕКЛ I

чий орган для снижения стока талых вод и уменьшения смыва почвы со склоновых земель.

Материалы исследований и техническая документация на лабораторный лоток и на устройство для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых условиях переданы Министерству сельского хозяйства Чувашской Республики (1994 - 1996 гг.), Государственному Комитету Чувашской Республики по земельным ресурсам и землеустройству (1995, 1996 гг.). Рабочий орган для рыхления подпахотного слоя почвы внедрен в ФГУП УОХ «Приволжское» ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА». ,

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на: научных конференциях профессорско-преподавательского состава Чувашской ГСХА в 2000-2001 гг. (г.Чебоксары); научно-технических советах Министерства сельского хозяйства и Госкомзема Чувашской Республики в 1993-1997 гг. и в 2001 г. (г.Чебоксары).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 9 научных работ, в том числе 1 патент Российской Федерации.

На защиту выносятся:

- теоретические предпосылки определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв;

- методика и устройства для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых и лабораторных условиях;

- методика определения объема талой воды в почвенном сечении с разрыхленным подпахотным слоем;

- методика обоснования основных параметров рабочего органа для рыхления подпахотного слоя;

- результаты экспериментальных исследований и энергетические показатели использования рыхлителя подпахотного слоя при основной обработке почвы на склонах.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 26 рисунков, 9 приложений. Список литературы включает 136 наименований, из них 9 на иностранном языке.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" проведен анализ способов определения количественного учета эрозионных процессов, существующих технических средств и противоэрозионных технологий обработки почвы на склонах.

Современное состояние исследований эрозионных процессов определяется трудами H.H. Бобровицкой, В.Д. Иванова, fvl.C. Кузнецова, Ц.Е. Мирцхулава, Г.П. Сурмача, H.A. Назарова, JI.C. Кучмента, Г.И. Швебса, В.Я. Фролова, С.И. Сильвестрова, С.С. Соболева, B.JI. Гуткина, H.A. Цито-вича, Гудзона Н., Lingg A.W. и других. Однако анализ показывает, что

применение тех или иных количественных методов оценки эрозионных процессов, возникающих от стока талых вод, весьма ограничено: длительностью определения исходных параметров для расчета, неадекватностью результатов измерений реальному процессу, невозможностью проведения сравнительной оценки различных типов почв и т.д.

Теоретические и практические основы проектирования противоэрози-онных технологий, изложенные в работах А.Н. Каштанова, Г.Г. Данилова, Д.И. Бурова, М.Н. Заславского, И.Ф. Каргина, JI.B. Воронина, В.Г. Краак, И.А. Пабат, A.C. Козменко,. JI. Муеллера, Р. Миттелстедта, R.A. Young, G.R. Benoit, С.А. Onstad, P. Botterweg и многих других ученых, указывают на возможность повышения противоэрозионной эффективности рыхления подпахотного слоя при обработке почвы на склонах.

• Теоретическое и экспериментальное изучение технологических процессов почвозащитных сельскохозяйственных машин и их рабочих органов базируется на работах основоположника земледельческой механики В.П. Горячкина и современное состояние характеризуются работами'В.А'. Сакуна, Н.И. Кленина, Г.Н. Синеокова, И.М. Панова, Б.Г. Турбина, А.Б. Лурье, Г.В. Листопада, А.И. Любимова, А.И. Канаева, Ф.Р. Зайдельмана-, К.И. Саранина, П. Панчева, В.Н. Шептухова, А.Д. Кормщикова, В.И. Медведева и многих других.

Проведенный анализ исследований также показывает, что в качёстве единого интегрального критерия оценки эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих почв можно использовать потенциал эрозионной стойкости, представляющий собой энергию, затраченную на разрушение и вынос единицы массы почвы в конкретных условиях ее залегания. Потенциал эрозионной стойкости (ПЭС) почв можно использовать для расчета и проектирования противоэрозионных технологий и технических средств.

Исходя из вышеизложенного, и в соответствии с поставленной целью работы сформулированы следующие задача исследований:

- разработать теоретические предпосылки определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв;

- разработать методику и устройства для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных и полевых условиях;

- разработать методику определения объема задерживаемой талой воды при рыхлении подпахотного слоя почвы;

- разработать и обосновать параметры рабочего органа для рыхления подпахотного слоя почвы, позволяющего уменьшить смыв мерзлых и оттаивающих почв от стока талых вод со склонов;

- провести лабораторно-полевые испытания рабочего органа для вы- ' явления изменений ПЭС, водно-физических свойств мерзлых и оттаивающих почв и тягового сопротивления пахотного орудия.

Во второй главе «Теоретические предпосылки обоснования основных параметров рыхлителя подпахотного слоя» при изучении эрозионных процессов мерзлых и оттаивающих почв предложено использовать метод термодинамических потенциалов, рассмотрена методика определения объема

талой воды в почвенном сечении с разрыхленным подпахотным слоем, обоснованы основные параметры рабочего органа для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы.

Почва, как любой биологический объект, является соморегулирую-щейся системой, то есть стремится сохранить динамическое, равновесное и устойчивое состояние. Такие процессы в термодинамике принято называть равновесными. Поэтому для описания эрозионных процессов в первом приближении, считаем возможным, использовать известные законы равновесной термодинамики.

В связи с вышеизложенным появляется возможность определения ПЭС мерзлых Умп и оттаивающих Ч*^ почв, как показано в работе Максимова И. И.-

ш _ АС М_ААмп-ААот

^т — . 1 . - ^ мп ^от >

А т А т А т

где хУт, и соответственно, ПЭС талых, мерзлых и оттаивающих, почв.

Однако в работе И.И. Максимова почва рассматривается как однородная сплошная среда. Поэтому в ней не учитываются изменения объемов талой ¿7т, мерзлой с1Умп и оттаивающей (IVот почв, возникающие из-за изменения их плотностей после механической обработки.

Рассмотрим условия протекания эрозии мерзлых и оттаивающих почв в следующих почвенных сечениях:

1) почва не обработанная; 2) почва вспаханная; 3) почва вспаханная с рыхлением подпахотного слоя.

Пусть водный поток взаимодействует с мерзлой почвой, вследствии чего мерзлая почва начинает оттаивать. Из оттаявшей зоны в мерзлую начинает мигрировать влага с1Уш.

Смываемый объем почвы (IVп водным потоком и объем оттаявшей почвы ¿¡Уот с учетом мигрирующей влаги йУме в соответствующих сечениях (условно обозначены символами 1, 2 и 3) определяются условиями:

+ (2)

(3)

¿Уопв+*Уме3><1УпЪ. (4)

В сечениях 1 и 2 из-за поступления миграционной влаги йУме в мерзлую зону происходит образование дополнительного слоя льда (заметим, что при достаточном количестве атмосферных осадков в осенний период в процессе промерзания почвенные поры, как правило, заполняются льдом). Поэтому оттаявшая почва начинает разрушаться и выноситься водным потоком. •

В сечении 3 из-за поступления миграционной влаги сР/мв в мерзлую зону происходит фильтрация воды по свободным порам, так как влага ин-фильтровалась из пахотного в подпахотные слои через разрыхленную зону

до промерзания. Следовательно следует ожидать, что смыв почвы будет происходит меньшей интенсивностью.

Таким образом, из условия (4) следует, что в сечении 3 происходит изменение энергии системы за счет миграции влаги из оттаявшего слоя в мерзлый и фильтрации талой воды на величину dAMe + <1Аф. Здесь dAMe и dA0 - соответственно, энергии миграционной влаги и талой воды, фильтрующейся в мерзлую зону.

Воздействие водного потока на мерзлую и оттаивающую почву вызывает изменение энергии системы, которое можно с некоторым приближением описать законами равновесной термодинамики, и для рассматриваемых сечений они могут быть записаны:

T\dS\ = dUl + dAml + dAMel, ^ (5)

T2dS2^=dU2+dAeft2+dAeM2, (6)

T3dS3 = dU3 + dAm3 + dAMe3 + 0АфЪ (7)

где T¡, Тъ и - температура в рассматриваемых сечениях; dS¡, dS2 и dS¡ -функции, определяемые дифференциальными уравнениями; S¡, S2 и S3 -энтропии; dU¡, dU2 и dU3 - изменения внутренней энергии системы; dAeHh dAeH2 и dAeH¡ - работы внешних сил; dA^i, dAm2, dAMe3 и 0Аф3 - относительные изменения работ, совершенные системой в результате тепломассооб-менных процессов.

На основе (5), (6), (7) свободная энергия Гиббса G для рассматриваемых сечений в дифференциальной форме примет вид

dG1=-S1dTí-dAmí-dAMel, ■ (8)

dG2=-S2dT2-dAeti2-dAMe2, (9)

dG3 = -S3dT3 - d\Hз - dAm3 - 0Аф3. (10)

Применение уравнений (8), (9) и (10) для описания эрозионных процессов мерзлых и оттаивающих почв считаем возможным, так как работа внешних сил dAeH¡, dAe„2 и dAe„3 и изменение энергии системы на dAMe¡, и dA.фз равны изменению свободной энергии системы.

Знак «-» правой части уравнений (8), (9) и (10) отражает тот факт, что увеличение свободной энергии эродируемой системы связано с тепломас-сообменными процессами и энергетическими затратами и что массообмен между мерзлой и оттаивающей почвой и водным потоком приводит к увеличению свободной энергии, т.е. к увеличению ПЭС мерзлых и оттаивающих почв.

После интегрирования уравнений (8), (9) и (10) с учетом (1) ПЭС мерзлых и оттаивающих почв для рассматриваемых почвенных сечений 1, 2 и 3 примет вид

ш _AGj_ Щ _ААмт-ААогЩ-ААмв1

ащ ащ ащ 1 1 1

AG2_ М2 АА^-Щ^-АА^

тот2— а — а _ а .ил? гот2 .«в-> >vlz7

ат2 Am} An¡2 1

Щ _ Щ _ Ммгв -Л4„д-А4мг3-Мф

где > > > > мп2 > ~л«и3 > ^о/^ > *от2 * от3 > ' л<е1 > ^мв2 ' Умвъ и - соответственно, ПЭС талых, мерзлых и оттаивающих почв и энергии миграционной и фильтрационной влаги на оттаивание единицы массы мерзлой почвы в рассматриваемых сечениях; ДАмп ,

соответственно, интегральные энергии, затраченные на смыв и оттаивание мерзлой почвы, и на тепломассообмен при миграционных и фильтрационных процессах в рассматриваемых почвенных сечениях. Отсюда следует, что

Таким образом, для описания и оценки эрозионных процессов, возникающих на склонах от етока талых вод, можно использовать метод термодинамических потенциалов. Из выражений (14), (15) и (16) следует, что ПЭС мерзлых и оттаивающих почв зависит от различных исходных способов механической обработки почвы. Поэтому для экспериментальной проверки теоретических предпосылок нами изготовлен макетный образец рабочего органа для рыхления подпахотного слоя почвы. Рабочий орган для рыхления подпахотного слоя почвы спроектирован по подобии долотообразного рыхлителя пропашных культиваторов (рис.1 и 2). При проведении экспериментов рыхлитель устанавливался на полевой доске корпуса прицепного садового плуга-лущильника ППС-5-25 (в 4-х корпусном исполнении) (рис. 9). Для проведения экспериментов были изготовлены рыхлители с углами заточки 2/ = 75°, 90°, 110°,' 150° и 180°.

При внедрении рыхлителя в почвенной среде создается напряженно-деформационное состояние, »характеризующееся концентрацией напряжений у кромки лезвия. В результате деформации почвы на режущей кромке лезвия возникает разрушающее 'контактное напряжение и начинается процесс резания. 4

На лезвие рыхлителя действуют следующие Силы (рис. 3 и 4): Рр - сопротивление резания почвы кромкой лезвия, направленное против движения рыхлителя и Рф- сопротивление деформации почвы фасками лезвия.

Я

ААм„2 , ЛАм„з, ААощ, ЬЛотг, Мощ. ААмвЬ ААмв2, ЛАмв3 и ААф3 -

(14)

(15)

(16)

Рис. 2. Схема сил, действующих на носок рыхлителя

На рис. 1 и 2 обозначено: R и Ri - соответственно радиусы лезвия и тыльной стороны рыхлителя, м; h - глубина рыхления, м; с и Ъ- соответственно ширина и толщина (ширина захвата) стойки рыхлителя, м; s - затылочный угол; Ryi - результирующая сила, H; Rxi - сопротивление рыхлителя перемещению, H; Ryi - заглубляющая сила, H; L - вылет носка рыхлителя, м; ср - угол трения почвы о сталь; а - угол резания; 2г - угол заточки лезвия рыхлителя.

Сила сопротивления резанию Рр может быть выражена через удельное сопротивление почвы к

Рр = kS0l = JdSsinai/cos<p (17)

где к — удельное сопротивление почвы, кН/м2; 80 - значение измененной толщины лезвия, м; / - длина лезвия (длина дуги окружности), м; а\ -угол наклона лезвии рыхлителя в режущем сечении; S - толщина лезвия рыхлителя, м.

50 =£cosr-£sinai, (18)

где т - угол скольжения.

Для характеристики доли снижения сопротивления Рр от изменения толщины лезвия 8 введен коэффициент kg, характеризующий уменьшение толщины лезвия при различных углах а\ лезвии рыхлителя:

ks = {8-S0)IS=\-smax. (19)

Приведенные на рис. 5 зависимости 8 = fi(cc\) и kg = /2(«i) могут применяться для определения 80.

Рассматривая взаимодействие фаски лезвия рыхлителя с почвой (рис. 4), можно определить сопротивление деформации почвы Рф.

Рис. 1. Рабочий орган для рыхления подпахотного слоя почвы

Рис. 3. Силы, действующие на лезвие рыхлителя

гр

и>

*

90°- У-'

Ф

*

Рт

Рис. 4. Взаимодействие лезвия рыхлителя с почвой при резании

£

\

Ц&лм

А фнм

К-а.^шл

Не

а* яг

Рис. 5. Изменение толщины лезвия 8 и коэффициента от угла а\ лезвия рыхлителя ,2,

Рф -2Рф5ш(г + <р)= ++ (р)}8ш(г + <р). (20)

где д - коэффициент объемного смятия почвы, кН/м ; Рф - равнодействующая сил давления одной фаской лезвия, кН; Ъ - толщина рыхлителя, м; 2г - угол заточки лезвия рыхлителя.

Составляющая сопротивления деформации почвы фасками, перпендикулярная к направлению движения лезвия

Ь21

Ргф = Рфсо^ + <Р) = + + ^)]со8(г + (р). (21)

Таким образом, потребные усилия Рф и Р2ф для деформации почвы фасками зависят от конструктивных параметров (Ь, Я, 2г) и физико-механических свойств почвы {д, <р).

Снижение нормального усилия от изменения угла заточки выражается зависимостью

77 = (22)

где с - коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости деформации уе; /г, - коэффициент изменения угла заточки; г/ - коэффихщент снижения нормального усилия резания.

Значение коэффициента изменения угла заточки

к{ -(2» - = (»' - _ (23)

коэффициента снижения нормального усилия резания

^(ЛГ-ЛГОЛМ. (24)

Подставляя выражения (23) и (24) в выражение (22), и после некоторых преобразований получим

Л^ =Агс(г-;'/)/г, (25)

где N - нормальное усилие на лезвии рыхлителя при лобовом резании а 1=90°, кН; N1 - нормальное усилие на лезвии рыхлителя при изменении угла заточки, кН.

Оцределим изменение угла заточки 2г (рис. 6).

Угол заточки будет находиться в плоскости, проходящей по направлению V,,. № рис. 6 видно, что т-90°-а1. Следовательно, изменение угла заточки 1' можно выразить

/ М

= агс^^^втв!)] = агщ

tgism

аг

Я-х

¿2

(26)

¡2Ях-х

где Я - радиус лезвия рыхлителя, м; х - координата участка лезвия, м.

Построим зависимости ^ = /3(^1) (рис. 7) и = /4(0:1) (рис. 8), которыми можно пользоваться для определения «действительного» угла заточки и коэффициента его изменения.

Подставив полученную зависимость (26) в (25), получим численную величину снижения нормального усилия на лезвии рыхлителя вследствие изменения угла заточки:

(

г - ага%

агс/£

Я-х

ых=м

1-

^2Ях-х21

1-е*,). (27)

Из выражения (27) видно, что при г - 90° -щ = 0, или при а^ =90°

Ъ -я',

Рис. 6. Схема к определению «действительного» угла заточки 2/

в М

то

Рис. 7. Изменение угла заточки 2/ от Рис.£. Изменение коэффициента угла наклона лезвия рыхлителя от угла наклона лезвия рыхлителя ау

следовательно, Ы\= N = Рр + Рф = Р^. (28)

При г > 0 или а\ <90°, снижение нормального усилия на лезвии происходит по зависимости (27).

Зная направление действия силы Р^, (см. рис. 6) при известной N1, можно определить численное значение сопротивления передвижению лезвия рыхлителя в почве Р^ = /соыр.

Нормальное усилие на лезвии рыхлителя при лобовом резании на основании полученных выражений (17) и (20) согласно (28) равна сопротивлению передвижения лезвии рыхлителя Р^:

"1

СОЪф

8ш(« +

Численная величина снижения усилия резания лезвием при изменении его угла заточки

к18ътал аЪ Iг ¡.

-- + Чс#г + tg{l +

саъф 4

(1 -ск/),

а искомое сопротивление передвижению лезвия рыхлителя в почве при аг<90°:

^ (29)

С05(р

сок<р 4

Длина лезвия рыхлителя / определяется по выражению

360л

где п - условное число участков лезвия рыхлителя.

Таким образом, изменение угла наклона лезвия рыхлителя при а^ <90° приводит к снижению нормального усилия резания. Следовательно, происходит снижение сопротивления передвижению рыхлителя в почве.

Общее сопротивление перемещению рыхлителя в почве Рх с учетом прямолинейного участка носка можно определить по выражению

Рх=Р*у + Рщ>1- "(30)

Результирующую силу РХу1 на носок рыхлителя можно выразить (см. рис.2)

_ РхХ ^щ"« + <р) _ кЫ{ мп(« + д>)

*ху1 ~ ~ ' (У1/

' СОБ0> СОЭ^)

где I] - длина прямолинейного участка носка рыхлителя, м. Подставив выражение (29) и (31) в выражение (30), получим значение общего сопротивления перемещению рыхлителя в почве Рх.

Для определения расстояния между зонами рыхления получено выражение

ккрЩвИ\^ Н + Икр)+ ¿соб(с9 + а\ЪН + И) В0 = 2Ноо&(р + а) ' (32)

где Кр - критическая глубина рыхления, м; () - угол скалывания; Я - глубина вспашки, м.

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований» изложены: программа и методика экспериментального определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных и полевых условиях; методика определения тягового сопротивления орудия основной обработки, с установленными на полевых досках корпусов рыхлителями подпахотного слоя почвы; конструкция экспериментального плуга (рис. 9); методика определения пористости и коэффициента фильтрации мерзлых почв и приборы для их изучения.

Рассмотрев течение воды в лотке без образца и с образцом мерзлых почв, получены выражения для определения ПЭС талых х¥т и оттаивающих у¥(?т почв в лабораторных условиях:

чЗ

2В т„

0$Ре

Ао2

0е+-

тг

рп{рв<2в* + тп)

РпЧ кЦРпОе* + тп)

(33)

где I - продолжительность опыта, с; В - ширина лотка, м; тп - масса разрушенной водным потоком почвы за время /, кг; (2« - расход воды, заданный на входной части лотка, м3/с; рв - плотность воды, кг/м3; рп - плотность почвы, кг/м3; ко- высота потока воды на входной и Лг - высота потока суспензии на выходной частях лотка, м;

ф _ ^трРвРлЧЩ - ¿¿2) 4(Рв-Рл)(0с ~Ов)Рл{'

(34)

где йтр - внутренний диаметр мерной стеклянной трубки дилатометра, м; Л - удельная теплота плавления льда, Дж/кг; Д/ц - - изменение уровня

жидкости в трубке дилатометра, м; 0.с - расход суспензии, м3/с; рл - плот-йость льда, кг/м3.

Для определения ПЭС талых х¥т и оттаивающих Ч/от почв в полевых условиях получены выражения:

Ш :

(35)

\лй'^2Рврв +4 Упрп) где Ув - объем воды, вытекающий из емкости под давлением Рв за время м3; й - диаметр отверстия форсунки, м; рви рп - соответственно, плотность воды и почвы, кг/м3; У„ - объем почвы, м3; р - постоянная прибора; Те, Т„ - соответственно, температура воды и мерзлой почвы, °С;

щ _ {Тв-Тп\Сп{Уй-Ул)рп+СлУлРл] + УлРлЛ

^от ~ ,7 >

У0р0

где С„,СЛ - соответственно, удельная теплоемкость мерзлой почвы и льда, Дж/кг град.; Л - удельная теплота плавления льда, Дж/кг; Уо,Ул - соответственно, объем мерзлой почвы и льда, м3; Тв,Тп - соответственно, температура воды и мерзлой почвы, °С; Ро,Рп>Рл - соответственно, плотность мерзлой и оттаивающейся почв и льда, кг/м3.

ПЭС мерзлых почв определяется по выражению

^мп ~ от + Ут • (37)

Подставляя выражения (33) и (34), (35) и (36) в выражение (37) находим ПЭС мерзлых почв в лабораторных и полевых условиях.

Основной целью экспериментальных исследований по определению тягового сопротивления плуга является проверка теоретических положений и выводов, а также уточнение конструктивных параметров разработанного рабочего органа для рыхления подпахотного слоя почвы.

Рис. 9. Принципиальная схема полевого экспериментального орудия

Экспериментальное орудие состоит из прицепного садового плуга-лущильника ПЛС-5-25 (в 4-х корпусном исполнении) 1 (рис. 9), на полевых досках корпуса 2 установлены рабочие органы 3 для рыхления подпахотного слоя почвы. Измерительно-регистрирующая аппаратура: тяговое тензозвено 4, усилитель 5, осциллограф 6, расходомер 7 для измерения расхода топлива.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» изложены результаты лабораторно-полевых исследований по определению ПЭС, пористости и коэффициента фильтрации мерзлых и оттаивающих почв, сравнительных полевых испытаний орудия основной обработки почвы без и с установленными на полевых досках корпусов рыхлителями.

Сравнивая полученные результаты по определению и

(табл. 1 и 2) для одних и тех же типов почв, можно заметить, что

Ч/т < на величину Ч'от, т.е. указывает на справедливость выражения

1 мп Т т т Тот •

В таблице 3 приведены средние значения коэффициента фильтрации, пористости и объемной массы мерзлых и оттаивающих почв для экспериментального участка.

Результаты экспериментов показывают, что коэффициент фильтрации над зоной рыхления в 2,9-3,5 раза выше по сравнению между зонами рыхления и в 4,0-6,6 раза больше по сравнению на пашне без рыхления подпахотного слоя. Соответственно пористость над зоной рыхления в 1,7-2,2 раза больше по сравнению между зонами рыхления и в 2,0-2,9 раза выше по сравнению на пашне без рыхления подпахотного слоя. Это объясняется тем, что из-за рыхления плужной подошвы, влага из пахотного слоя ин-фильтровалась в подпахотные слои до промерзания, уменьшив влажность над зоной рыхления.

Результаты определения ПЭС талых, оттаивающих и мерзлых почвогрунтов в лабораторных условиях Тип почвогрунта - образцы песка древнеаллювиальных отложений (в табл.

- песок) и агрегаты светло-серой лесной среднесуглинистой почвы (в табл.

- почва). (Средние значения по 7 измерениям).

№ Тип Время т„, и, ПЭС Ошиб

пп почвогрун- замо- град. град. ¥от> Умп, -ка,

та раж. Дж/кг Дж/кг Дж/кг %

Влажность ,ТУ=15%

1. Песок 96,0 -18,7 16,3 0,182 3669,4 3669,6 3,30

2. Почва 96,0 -14,8 13,5 0,250 22480,5 22480,8 3,55

Влажность \У=20%

3. Песок 96,0 -18,7 16,3 0,184 3585,2 3585,4 5,94

4. Почва 96,0 -14,8 13,5 0,244 22128,9 22129,1 0,69

Влажность ^N=25%

5. Песок 96,0 -18,7 16,3 0,167 3563,1 3563,3 3,67

6. Почва 96,0 -14,8 13,5 0,228 21283,1 21283,3 0,01

. Влажность \У=30%

7. Песок 96,0 -18,7 16,3 0,157 3498,4 3498,6 5,17

8. Почва 96,0 -14,8 13,5 0,217 20545,2 20545,4 2,21

1,0

75 вв НО 150 т

21, граЭ.

Рис. 10. Зависимость тягового сопротивления рыхлителя Рх

от угла 2г заточки лезвия '

Исследования по определению тягового сопротивления (табл. 4) показали, что пахотный агрегат с 2-мя рыхлителями подпахотного слоя почвы, установленными на полевых досках корпусов плуга, по сравнению с пахотным агрегатом без рыхлителей увеличивают тяговое сопротивление в среднем на 30,3% при угле лезвия рыхлителя И-180", и на - 21,9% при 21=75°. Из рисунка 10 видно, что с увеличением угла И заточки лезвия увеличивается тяговое сопротивление Рх рыхлителя, что подтверждает обоснованность теоретических и экспериментальных исследований.

- эксперименталь, ----/»е ар в/пи веская пая

Результаты определения ПЭС талых, оттаивающих и мерзлых почв в полевых условиях

№ опы тов Тип почвы Место определения и влажность (Щ мерзлой почвы, % Ошибка, %

Над зоной рыхления, \У=24,5%

Дж/кг тот> Дж/кг ш т МП' Дж/кг

110. Светло-серая лесная средне-суглинистая • 0,307 28539,8 28540,1 0,93

Между зонами рыхления, >^=28,2%

1120. -«- 0,291 27065,6 27065,9 2,41

Пашня, без рыхления подпахотного слоя, \У=31,6%

2130. -«- 0,271 25392,7 25393,0 1,24

Таблица 3

Значения коэффициента филырации, пористости и объемной массы ' мерзлых и оттаивающих почв светло - серой лесной почвы_

№ пп Место взятия образца Объемная масса, г/см3 Влаж ность, % Коэффициент фильтрации, мм/мин (м/с). Пористость Оши бка. %

Глубина рыхления Л=0,15 м

1. Над зоной рыхления 1,155 24,5 0,155 (0,258х105) 0,312 2,93

2. Между зонами рыхления 1,183 28,2 0,0446 (0,743 х Ю-6) 0,143 3,18

Глубина рыхления й=0,12 м

3. Над зоной рыхления 1,159 25,1 0,129 (0,215 хЮ"5) 0,275 3,24

4. Между зонами рыхления 1,191 28,8 0,0413 (0,688 хЮ"6) 0,131 4,01

Глубина рыхления А=0,09 м

5. Над зоной . Рыхления 1,168 25,9 0,094 (0,157х105) 0,209 2,75

6. Между зонами рыхления 1,199 29,6 ' 0,0324 (0,540x10-*) 0,124 3,86

7. Пашня, без рыхления подпахотного слоя 1,212 31,6 0,0235 (0,391 хЮ"6) 0,106 1,15

Результаты динамометрирования исследуемых орудий. Место испытаний - ФГУП УОХ «Приволжское» ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА». Почва светло-серая лесная среднесуглинистая

№№ опытов Уд, м/с Р» кН N •"кр, кВт кг/ч 8кр> кг/кВтч . <7» кг/га га/ч

Угол заточки лезвия рыхлителя

1-5 1,61 11,27 18,14 14,81 0,82 25,1 0,59

Угол заточки лезвия рыхлителя 21=150°

6-10 1,71 11,11 20,00 14,44 0,72 23,67 0,61

Угол заточки лезвия рыхлителя Ъ1=110"

11-15 1,78 10,65 18,95 14,12 0,75 22,41 0,63

Угол заточки лезвия рыхлителя 21=90°

16-20 1,85 10,35 19,15 13,87 0,72 21,67 0,64

Угол заточки лезвия рыхлителя 21=75°

21-25 1,87 10,05 18,79 13,66 0,73 21,02 0,65

Без рыхления подпахотного слоя

26-30 1,92 7,85 15,07 | 12,80 0,85 17,07 0,75

Примечание. Варианты опытов 1-25 - МТЗ-80+ПЛС-5-25 (4-х корп. исп.) с рыхлителями; 26-30 - МТЗ-80+ПЛС-5-25 (4-х корп. иеп.) без рыхлителей.

В пятой главе «Определение энергетической эффективности использования рыхлителя подпахотного слоя с орудиями основной обработки почвы» приводится расчет по методике, предложенной В.А. Сысуевым и Ф.Ф. Мухамадьяровым. Экономическая эффективность использования рыхлителя подпахотного слоя одновременно со вспашкой под посев озимой пшеницы по сравнению со вспашкой составляет 309,07 - 338,21 руб./га.

Общие выводы

1. Для описания и оценки эрозионных процессов, возникающих на склонах от стока талых вод, предложено использование метода Термодинамических потенциалов. Разработана уточненная методика определения потенциала эрозионной стойкости (ПЭС) мерзлых и оттаивающих почв при различных исходных способах механической обработки почвы и применение его в качестве интегрального критерия для оценки эрозионных процессов. Установлено, что ПЭС мерзлых и оттаивающих почв является величиной аддитивной, зависящей от исходного состояния физико-механических свойств (влажности, пористости, коэффициента фильтрации, плотности и др.) и исходного способа механической обработки, но постоянной для конкретных типов почв при прочих равных условиях.

2. Разработаны методики и устройства для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных и полевых условиях. В результате экспериментальных исследований установлено, что ПЭС мерзлых и оттаивающих почв уменьшается с увеличением ее исходной (перед промерзанием) влажности, вследствие повышения содержания льда в почве:

- ГТЭС для светло-серых лесных почв (образцы нарушенного сложения - лабораторные опыты) уменьшаются в среднем на 1935,1 ±85,3 Дж/кг (с 22480,8 до 20545,4 Дж/кг) при увеличении ее влажности от 15% до 30%;

- ПЭС для песка древнеаллювиальных отложений (лабораторные опыты) в среднем на 171 ±23,7 Дж/кг (с 3669,6 до 3498,6 Дж/кг);

- ПЭС для светло-серых лесных почв (ненарушенного сложения - полевые опыты) уменьшаются в среднем на 3147,1± 151,5 Дж/кг (с 28540,1 до 25393,0 Дж/кг) при увеличении влажности от 24,5 до 31,6%.

3. Для уменьшения стока талых вод разработан, и предложен рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при основной обработке почвы на склонах. В результате проведенных лабораторно-полевых исследований установлено, что численное значение ПЭС перед началом снеготаяния в почвенном сечении с разрыхленным подпахотным слоем в среднем составляет 28540,1 ±929,5 Дж/кг, влажность почвы 24,5%; между зонами рыхления - соответственно 27065,9± 1154,2 Дж/кг и 28,2%; на контрольном участке (отвальная вспашка без рыхления подпахотного слоя) - соответственно 25393,0± 1079,5 Дж/кг и 31,6%.

Коэффициент фильтрации над зоной рыхления в 2,9-3,5 раза выше по сравнению между зонами рыхления и в 4,0-6,6 раза больше по сравнению на пашне без рыхления подпахотного слоя; соответственно, пористость над зоной рыхления в 1,7-2,2 раза больше по сравнению между зонами рыхления и в 2,0-2,9 раза выше по сравнению с пашней без рыхления подпахотного слоя.

4. В результате проведения лабораторно-полевых исследований уточнены основные конструктивные параметры рабочего органа для рыхления подпахотного слоя при основной обработке почвы:

- угол резания а =35-40°;

- ширина захвата рыхлителя Ь=0,015-0,016 м;

- ширина стойки рыхлителя с=0,035-0,040 м;

- угол заточки лезвия рыхлителя 2i= 75° ±5°;

- радиус фронтальной стороны рыхлителя Я=0,12± 0,005 м;

- радиус тыльной стороны рыхлителя .^=0,15 ± 0,0025 м.

5. Усилие резания почвы рыхлителем зависит от физико-механических свойств почвы и его конструктивных параметров (угла а± лезвия рыхлителя, угла заточки 2г и толщины 8 лезвия). Снижение сопротивлений при малых углах а\ происходит в результате изменения угла заточки 2i и толщины 8 лезвия рыхлителя. ,,

Экспериментальными исследованиями установлено, что при уменьшении угла заточки 2i рыхлителя с 180° до 75° тяговое сопротивление рабочего органа в среднем уменьшается на 0,61 ±0,028 кН (с 1,71 кН при 2Ы18СР до 1,1 кН при 2 i=75°).

6. Полевые испытания орудия основной обработки почвы с одновременным рыхлением подпахотного слоя по сравнению со вспашкой без рыхления показали, что:

• - • , <, п

- урожайность озимои пшеницы повышается на 1,5-1, / ц/га,_____—

- удельная энергоемкость увеличивается на 6,48-14,13 МДж/ц; I о

- экономическая эффективность составляет 309,07-338,21 руб./га.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Егоров В.П. Оценка потенциала эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих почв различных агрофонов //Труды Чувашской ГСХА. Том

14. - Чебоксары: ЧГСХА, 2000. - С. 17 - 20.

2. Егоров В.Ц. Оценка потенциала эрозионной стойкости почв после многократного ее промерзания-оттаивания //Труды Чувашской ГСХА. Том

15. - Чебоксары, 2001. - С.199 - 200.

3! Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР /Чувашский СХИ; Рук. темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.) - ДСП. - Чебоксары, 1993. - 67 с.

4. Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НЙР (в 2-х томах) /Чувашский СХИ; Рук. темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.).- ДСП. - Чебоксары, .1994.-89 с. ' .

5. Изучение, прогнозированйё и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР (в 2-х томах) /Чувашская ГСХА; Рук. темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., -Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.).- ДСП.- Чебоксары,

' 1995.- 70 с".

6. Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР /Чувашская ГСХА; Рук. Темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.).- ДСП,- Чебоксары, 1996. - 83 с.

7. Изучение,, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионньми процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР /Чувашская ТСХА; Рук. темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.).- ДСП,- Чебоксары, 1997. - 134 с.

8. Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с Эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР /Чувашская ГСХА; Рук. темы Максимов И.И. (исп. Сироткин В.М., Аквильянов А.П., Егоров В.П. и др.).- ДСП,- Чебоксары, 2001. - 74 с.

9. Патент №2129268 РФ. Способ определения потенциала эрозионной стойкости почвогрунтов в полевых условиях /Максимов И.И., Сироткин В.М., Герасимов В.М., Борисов А.П., Сироткин В.В., Максимов В.И., Егоров В.П., Аквильянов А.П., Данилов В.М. Опубл. в Б.И. №11,1999.

Подписано в печать 06.06.2003. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № /О?

Полиграфический отдел ФГОУ ВПО «Чувашская госсельхозакадемия».

428000, г. Чебоксары, ул. К Маркса, 29.

Лицензия ПЛД №27-36

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Анализ способов и методов количественного учета эрозионного процесса.

1.2. Анализ способов обработки почвы и используемых орудий при почвозащитных технологиях.

1.3. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Теоретические предпосылки обоснования основных параметров рыхлителя подпахотного слоя.

2.1. Условия протекания эрозионного процесса мерзлых и оттаивающих почв.

2.2. Основное уравнение термодинамики эродируемой мерзлой и оттаивающей почвы.

2.3. Потенциал эрозионной стойкости (ПЭС) мерзлых и оттаивающих почв.

2.4. Определение объема воды в-пахотном сечении с разрыхленным подпахотным слоем.

2.5. Обоснование основных параметров рабочего органа.

2.5.1. Определение сопротивления передвижению рыхлителя в почве.

2.6. Обоснование расположения рыхлителя на корпусе плуга.

2.7. Определение ширины зоны рыхления подпахотного слоя.

2.8. Обоснование расстояния между зонами рыхления.

Глава 3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Объект и задачи исследований при определении потенциала эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих почв и тягового сопротивления плуга.

3.2. Методика определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных условиях.

3.2.1. Устройство для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных условиях.

3.3. Методика определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых условиях.

3.3.1. Устройство для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых условиях.

3.4. Методика определения коэффициента фильтрации мерзлых и оттаивающих почв.

3.5. Методика определения пористости мерзлых и оттаивающих почв.

3.6. Методика определения объемной массы мерзлых и оттаивающих почв.

3.7. Методика экспериментальных исследований по определению тягового сопротивления плуга.

3.7.1. Описание полевой экспериментальной установки.

3.7.2. Методика обработки экспериментальных данных.

3.7.3. Методика обработки осциллограмм, определения тягового усилия и фактического расхода топлива.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Краткая характеристика природно-климатических условий Чебоксарского района Чувашской Республики.

4.1.1. Характеристика почвы экспериментального участка.

4.2. Результаты экспериментальных исследований ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных условиях.

4.3. Результаты экспериментальных исследований ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых условиях.

4.4. Результаты экспериментального определения коэффициента фильтрации, пористости и объемной массы мерзлых и оттаивающих почв.

4.5. Результаты экспериментального определения тягового сопротивления плуга.

Глава 5. Определение энергетической эффективности использования рыхлителя подпахотного слоя с орудиями основной обработки почвы.

Водная эрозия наносит непоправимый урон сельскохозяйственному производству. На территории Российской Федерации более 98 млн. га пахотных земель расположены на склонах, которые в той или иной степени подвержены водной эрозии. По данным ВНИИЗ и ЗПЭ [95] годовой смыв почвы составляет более 1,5 млрд. т. Общая площадь оврагов составляет свыше 2,5 млн. га.

В Чувашской Республике 84% сельскохозяйственных угодий размещено на склонах, более 630 тыс. га или 78% пашни подвержено эрозионным процессам. В результате водной эрозии ежегодно с территории Чувашской Республики, уносится более 10 млн. тонн почвы, а вместе с ней в доступной и усвояемой форме - около 20 тыс. тонн азота, более 10 тыс. тонн фосфора, около 200 тыс. тонн калия [58]. Водная эрозия приводит к уменьшению площадей сельскохозяйственных угодий, ухудшению их качества, разрушению почвенного покрова, истощению плодородия почв, заиливанию рек, прудов и водоемов, нарушению общего гидрологического режима территорий, росту оврагов и балок. На территории землепользования сельскохозяйственных предприятий Чувашской Республики овраги и балки занимают 98 тыс. га, из них около 17 тыс. га действующие овраги [3, 83].

Водная эрозия приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур от 10 до 70%, а уменьшение валовой сельскохозяйственной продукции, в зависимости от степени смытости, составляет около 20-30% [79].

Вышеизложенное позволяет констатировать, что технологии выращивания сельскохозяйственных культур на склоновых землях должны быть почвозащитными, а организация территории землепользования и землеустройства -ландшафтно-экологической.

Общие теоретические и практические основы проектирования противо-эрозионных технологий на эрозионно-опасных землях изложены в работах Каштанова А.Н., Данилова Г.Г., Бурова Д.И., Заславского М.Н., И.Ф. Каргина, В.Д. Панникова, J1.B. Воронина, В.Г. Краак, И.А. Пабат, А.С. Козменко, Л. Му-еллера, Р. Миттелстедта, Young R.A., Benoit G.R., Onstad С.А., Botterweg P. и многих других.

Теоретическое и экспериментальное изучение технологических процессов почвозащитных сельскохозяйственных машин и их рабочих органов базируется на работах основоположника земледельческой механики В.П. Горячкина и современное состояние характеризуется работами В.А. Сакуна, Н.И. Кленина, Г.Н. Синеокова, И.М. Панова, Б .Г. Турбина, А.Б. Лурье, Г.В. Листопада, А.И. Любимова, А.И. Канаева, Ф.Р. Зайдельмана, К.И. Саранина, П. Панчева, В.Н. Шептухова, А.Д. Кормщикова, В.И. Медведева и других.

Современное состояние исследований по прогнозу эрозионных процессов определяется трудами С.И. Андреева, Н.Н. Бобровицкой, В.Д. Иванова, М.С. Кузнецова, Ц.Е. Мирцхулава, В.Б. Гусака, Г.П. Сурмача, Н.А. Назарова, И.И. Максимова, И.С. Кочетова, Г.И. Швебса, Е.Н. Цикина, Г.И. Серых, И.Ф. Аристова, В.П. Герасименко, А.Г. Рожкова, В.Н. Дьякова, Сильвестрова С.И., Фролова В.Я., Соболева С.С., Гудзона Н., Lingg A.W. и других.

Известно достаточно много способов и приемов обработки почвы, позволяющих уменьшить потери почвы от стока талых вод. Однако не всегда проводимые мероприятия на почвах, подверженных эрозионным процессам, приносят ожидаемые результаты, так как авторы разработок имеют дело с изменчивой в пространстве и во времени средой - почвой. Поэтому успех в основном базируется на предшествующем опыте, а не на расчете, что приводит к неоправданным затратам материальных средств.

Такое положение, на наш взгляд, связано прежде всего отсутствием изученных объективных критериев, характеризующих эрозионную стойкость мерзлых и оттаивающих почв. Многочисленные работы в этой области предполагают большое множество величин и способов их определения, целью которых являются отыскание параметров, необходимых для расчета и проектирования противоэрозионных технологий и технических средств. Однако их применение для практических расчетов ограничено: длительностью определения исходных параметров, неадекватностью результатов измерений реальному процессу, невозможностью проведения сравнительной оценки различных почв и т.д.

Таким образом, решение задач при проектировании противоэрозионных технологий и технических средств для их осуществления связано, в первую очередь, отысканием интегрального объективного параметра, удовлетворяющего требованиям практики и разработкой приемлемого способа его определения.

В качестве единого интегрального критерия оценки эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих почв нами предлагается использовать потенциал эрозионной стойкости (ПЭС), представляющий собой энергию, затраченную на разрушение и вынос единицы массы почвы в условиях ее залегания [68, 69].

В связи с такой формулировкой вопроса следует, прежде всего, рассмотреть взаимодействие водного потока с мерзлой и оттаивающей почвой, протекающее в реальных условиях, и установить место и связь ПЭС мерзлых и оттаивающих почв среди других термодинамических потенциалов и выявить влияние рыхления подпахотного слоя почвы на ПЭС.

Поэтому основной целью работы является разработка и обоснование основных параметров рыхлителя подпахотного слоя к орудиям основной обработки почвы для снижения стока талых вод и уменьшения смыва почвы со склоновых земель.

Научная новизна состоит в применении термодинамического подхода при изучении эрозионных процессов мерзлых и оттаивающих почв, аэродинамического метода при определении ее водно-физических свойств и разработке рабочего органа для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы.

- Разработаны способ, устройства и методика определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых и лабораторных условиях;

- Предложен рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы на склонах, уменьшающий эрозионные процессы от стока талых вод. Обоснованы основные параметры рабочего органа для рыхления подпахотного слоя почвы и определено расстояние между зонами рыхления подпахотного слоя;

- Определены водно-физические свойства мерзлых и оттаивающих почв.

В представленной работе, на основании выполненных автором исследований, сформулированы и обоснованы научные положения, позволяющие определить ПЭС мерзлых и оттаивающих почв и предложен рабочий орган для снижения стока талых вод и уменьшения смыва почвы со склоновых земель.

В связи с этим на защиту выносятся следующие положения:

- теоретические предпосылки определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв;

- методика и устройства для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в полевых и лабораторных условиях;

- методика определения объема талой воды в почвенном сечении с разрыхленным подпахотным слоем;

- методика обоснования основных параметров рабочего органа для рыхления подпахотного слоя почвы;

- результаты экспериментальных исследований и энергетические показатели использования рыхлителя подпахотного слоя при основной обработке почвы на склонах.

По теме диссертации опубликованы 9 научных работ.

Новизна способа для определения ПЭС защищена 1 патентом РФ.

Основные положения работы доложены и обсуждены на: - научных конференциях профессорско-преподавательского состава Чувашской государственной сельскохозяйственной академии в 2000-2001 гг. (г.Чебоксары);

- научно-технических советах МСХ и Госкомзема Чувашской Республики (ЧР) в 1993-1997 гг. и в 2001 г. (г.Чебоксары).

На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны и изготовлены макетные образцы следующих устройств и приборов для изучения эрозионных процессов и уменьшения смыва мерзлых и оттаивающих почв со склонов:

1. Лабораторный лоток для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв.

2. Устройство для определения ПЭС почв в полевых условиях.

3. Рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при проведении основной обработки почвы на склонах, уменьшающий эрозионные процессы от стока талых вод.

Материалы исследований и техническая документация на лабораторный лоток для определения потенциала эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих лочв, устройство для определения потенциала эрозионной стойкости почв в полевых условиях переданы Министерству сельского хозяйства Чувашской Республики (1994 - 1996 гг.), Государственному Комитету Чувашской Республики по земельным ресурсам и землеустройству (1995, 1996 гг.). Рабочий орган для рыхления подпахотного слоя почвы внедрен в ФГУП УОХ «Приволжское» ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА».

Автор благодарен сотрудникам кафедр физики и математики, автомобили и тракторы и сельскохозяйственных машин Чувашской ГСХА: Сироткину В.М., Аквильянову А.П., Константинову Ю.В., Чегулову В.В., Данилову В.М., Чернову В.Г., Максимову В.И., Борисову А.П., Малову А.А- за практическую помощь, оказанную на различных этапах выполнения диссертационной работы.

1. Состояние вопроса и задачи исследований

Общие выводы

1. Для описания и оценки эрозионных процессов, возникающих на склонах от стока талых вод, предложено использование метода термодинамических потенциалов. Разработана уточненная методика определения потенциала эрозионной стойкости (ПЭС) мерзлых и оттаивающих почв при различных исходных способах механической обработки почвы и применение его в качестве интегрального критерия для оценки эрозионных процессов. Установлено, что ПЭС мерзлых и оттаивающих почв является величиной аддитивной, зависящей от исходного состояния физико-механических свойств (влажности, пористости, коэффициента фильтрации, плотности и др.) и исходного способа механической обработки, но постоянной для конкретных типов почв при прочих равных условиях.

2. Разработаны методики и устройства для определения ПЭС мерзлых и оттаивающих почв в лабораторных и полевых условиях. В результате экспериментальных исследований установлено, что ПЭС мерзлых и оттаивающих почв уменьшается с увеличением ее исходной (перед промерзанием) влажности, вследствие повышения содержания льда в почве:

- ПЭС для светло-серых лесных почв (образцы нарушенного сложения -лабораторные опыты) уменьшаются в среднем на 1935,1 ±85,3 Дж/кг (с 22480,8 до 20545,4 Дж/кг) при увеличении ее влажности от 15% до 30%;

- ПЭС для песка древнеаллювиальных отложений (лабораторные опыты) в среднем на 171 + 23,7 Дж/кг (с 3669,6 до 3498,6 Дж/кг);

- ПЭС для светло-серых лесных почв (ненарушенного сложения - полевые опыты) уменьшаются в среднем на 3147,1 ±151,5 Дж/кг (с 28540,1 до 25393,0 Дж/кг) при увеличении влажности от 24,5 до 31,6%.

3. Для уменьшения стока талых вод разработан и предложен рабочий орган для рыхления подпахотного слоя при основной обработке почвы на склонах.

В результате проведенных лабораторно-полевых исследований установлено, что численное значение ПЭС перед началом снеготаяния в почвенном сечении с разрыхленным подпахотным слоем в среднем составляет 28540,1 ± 929,5 Дж/кг, влажность почвы 24,5%; между зонами рыхления — соответственно 27065,9± 1154,2 Дж/кг и 28,2%; на контрольном участке (отвальная вспашка без рыхления подпахотного слоя) - соответственно 25393,0± 1079,5 Дж/кг и 31,6%.

Коэффициент фильтрации над зоной рыхления в 2,9-3,5 раза выше по сравнению между зонами рыхления и в 4,0-6,6 раза больше по сравнению на пашне без рыхления подпахотного слоя; соответственно, пористость над зоной рыхления в 1,7-2,2 раза больше по сравнению между зонами рыхления и в 2,02,9 раза выше по сравнению с пашней без рыхления подпахотного слоя.

4. В результате проведения лабораторно-полевых исследований уточнены основные конструктивные параметры рабочего органа для рыхления подпахотного слоя при основной обработке почвы:

- угол резания а =35-40°;

- ширина захвата рыхлителя £=0,015-0,016 м;

- ширина стойки рыхлителя с=0,035-0,040 м;

- угол заточки лезвия рыхлителя" 2/=75°± 5°;

- радиус фронтальной стороны рыхлителя /?=0,12± 0,005 м;

- радиус тыльной стороны рыхлителя R/—0,15 ± 0,0025 м.

5. Усилие резания почвы рыхлителем зависит от физико-механических свойств почвы и его конструктивных параметров (угла а\ лезвия рыхлителя, угла заточки 2i и толщины 8 лезвия). Снижение сопротивлений при малых углах а\ происходит в результате изменения угла заточки 2/ и толщины 8 лезвия рыхлителя.

Экспериментальными исследованиями установлено, что при уменьшении угла заточки 2i рыхлителя с 180° до 75° тяговое сопротивление рабочего органа в среднем уменьшается на 0,61 ±0,028 кН (с 1,71 кН при 2i=180° до 1,1 кН при 2 i=75°).

6. Полевые испытания орудия основной обработки почвы с одновременным рыхлением подпахотного слоя по сравнению со вспашкой без рыхления показали, что:

- урожайность озимой пшеницы повышается на 1,5-1,7 ц/га;

- удельная энергоемкость увеличивается на 6,48-14,13 МДж/ц;

- экономическая эффективность составляет 309,07-338,21 руб./га. Ш

1. А.с. 1014480 СССР. Рабочий орган для безотвальной обработки почвы на склонах /Максимов И.И., Блау В.Ю. - Опубл. 30. 04. 83, Бюл. №16.

2. А.с. 334505 СССР. Способ измерения сил сцепления связного водона-сыщенного грунта / Мирцхулава Ц.Е. Опубл. 26.05.70, GO In 11/00.

3. Агроклиматические ресурсы Чувашской АССР. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1974.

4. Ананян А.А. Исследование процесса перемещения влаги и образование сегрегационного льда в замерших и мерзлых горных породах //Тр. Гидропроекта. 1960. - №3. - С. 121.

5. Андреев С.И. Борьба с эрозией почв в Чувашской АССР. Чебоксары: Чуваш, кн. изд-во, 1969. - 112 с.

6. Андреев С.И., Петров С.В. Агропочвенное районирование Чувашской АССР. Сб. научн. трудов молодых ученых-Чебоксары: Чуваш, кн. изд-во, 1970.

7. Аристов И.Ф., Иванов В.Д., Дощечкина Г.В. Некоторые физико-механические и водно-физические свойства почв склонов и днищ балок.- Науч.-техн. бюл. по проблеме «Защита почв от эрозии».-Курск, 1974.-Вып. 2.-С.30-35.

8. Базаров И.П. Термодинамика: Учебн. пособие для ун-тов. 2-е изд. пе-рераб. и доп. М.: Высшая школа, 1976. - 447 с.

9. Бобровицкая Н.Н. Графоаналитическая модель формирования стока наносов с распаханных склонов //Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда. Т.10. Русл, процессы и наносы, кн.2. - Л., 1986. - С.126 - 134.

10. Бобровицкая Н.Н. Исследование и расчет смыва почвы со склонов //Сб. работ по гидрологии. 1977. - №12. - С. 93 - 99.

11. Боженова А.П. Значение осмотических сил в процессе миграции влаги в грунтах //Материалы по лаб. исслед-ям мерзлых грунтов, сб.З. М.: Изд-во АН СССР, 1957.-С. 129-141.

12. Бронштейн И.Н., Смендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1964.-608 с.

13. Буров Д.И. Научные основы обработки почв Заволжья. Куйбышев: Куйбышевское кн. изд-во, 1970. - 274 с.

14. Бурыкин A.M. Устойчивость почв к водной эрозии и ее динамика //Почвоведение. 1979. - №12. - С. 110 - 120.

15. Ведяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колене, 1973. - 199 с.

16. Воронин Л.Е., Осенний Н.Г., Подгорный В.К. Обработка эродированного чернозема под озимую пшеницу: Эрозия почв и почвозащитное земледелие. М.: Колос, 1975. - С. 206 - 209.

17. Втюрина Е.Л. Роль пленки на кристаллах льда в процессе миграции при промерзании тонкодисперсных пород //Труды Произв. и НИИ инженерным изысканиям в строит-ве Госсторя СССР.-М., 1971.- 11. С.229 - 237.

18. Высоцкий А.А. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. -М.: Машиностроение, 1969. -390 с.

19. Гамаюнов Н.И. Термовлагопроводность в набухающих почвах //Почвоведение. 1996.-№11. - С. 1330- 1336.

20. Герасименко В.П. Оценка точности определения смыва почв методом водороин //Почвоведение. 1981. - №6. - С. 115 - 120.

21. Глобус A.M. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологиче-ских математических моделей. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 427 с.

22. Глобус A.M. Экспериментальная гидрофизика почв. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 355 с.

23. Горячкин В.П. Собр. Соч. Т. I-III. -М.: Колос, 1965.

24. ГОСТ 23728-88 . ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М., 1988. - 25 с.

25. Гуриков Ю.В. и др. Влияние процессов промерзания -оттаивания на подвижность ионов кальция на примере бурой лесной почвы //Криология почв.- Пущино: АН СССР, 1991. С. 57 - 60.

26. Гуткин В.Л., Егорин В.И., Еремин В.В., Максимова Н.М., Павлов В.М. Изучение смыва почвы фотограмметрическим методом //Почвоведение. -1982. -№12. С. 107-117.

27. Данилов Г.Г., Каргин И.Ф. Эффективность углубления пахотного слоя выщелоченного чернозема //Почвоведение. 1979. - №10. - С. 69 — 77.

28. Дерягин Б.В., Мельникова М.К. Исследование движения воды под влиянием температурного градиента //Сб., посвящ. 70-летию академика А.Ф.Иоффе. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - С. 482 - 488.

29. Дикинов Х.Ж., Шагудов В.М. К вопросу расчета глубины промерзания влажного грунта, покрытого снегом //Труды Высокогорного Геофизического ин-та. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - Вып. 18. - С. 19-25.

30. Доспехов В.А. Методика полевого апыта (с основами статистической обработки результатов). -М.: Агропромиздат, 1985. 352 с.

31. Дьяков В.Н. Учет смыва почв талыми водами //Почвоведение. 1981.- №7. С. 145- 149.

32. Егоров В.П. Оценка потенциала эрозионной стойкости мерзлых и оттаивающих почв различных агрофонов //Труды Чувашской ГСХА. Том 14. — Чебоксары: ЧГСХА, 2000. С. 17 - 20.

33. Егоров В.П. Оценка потенциала эрозионной стойкости почв после многократного ее промерзания-оттаивания //Труды Чувашской ГСХА. Том 15. — Чебоксары, 2001. С. 199 - 200.

34. Ершов Э.Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах. М.: Изд-во МГУ, 1979. - 211 с.

35. Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии сельскохозяйственных материалов. Тбилиси, 1960.149 с.

36. Зайдельман Ф.Р. Эколого гидрологические основы глубокого мелиоративного рыхления почв. - М., 198)5. - 196 с.

37. Заславский М.Н. Методические вопросы оценки и картографирования эрозионно-опасных земель //Почвоведение. 1976. - №6.

38. Заславский М.Н. Эрозия почв и земледелие на склонах. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1966. - 494 с.

39. Заславский М.Н. Эрозия почв. М.: Мысль, 1978. - 245 с.

40. Захаров П.С. Эрозия почв и меры борьбы с ней. М.: Колос, 1978.176 с.

41. Иванов В.Д. Влияние влажности и глубины промерзания почв на поверхностный сток талых вод. Почвоведение. - 1982. - №6. - С.80 - 86.

42. Иванов В.Д. К методике определения податливости почв смыву и установлению зависимости между жидким и твердым стоком //Научн. техн. бюл. по защите почв от эрозии. Курск. - 1975. - Вып.7.

43. Иванов В.Д., Лопырев М.И. Об установлении категории эрозионно-опасных земель по интенсивности смыва почв талыми водами //Почвоведение. -1979. №4.-С. 81-90.

44. Иванов В.Д. Оценка интенсивности смыва почв со склонов за период ^ прохождения стока талых вод //Научн. техн. бюл. по защите почв от эрозии. —1. Курск. 1977.-Вып.-4(15).

45. Инструкция по определению расчетных гидрологических характеристик по проектировании противоэрозионных мероприятий на Европейской территории СССР. ВСН 04 77. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 62 с.

46. Иофинов С.А., Хабатов Р.Ш. Курсовое и дипломное проектирование по эксплуатации МТП. М.: Колос, 1981. - 240 с.

47. Канаев А.И. Энергосберегающая технология и машины для основной обработки почвы с учетом неоднородности почвенного покрова в Заволжье// Дисс. . докт. техн. наук. Самара, 2002. - 336 с.

48. Каргин И.Ф., Данилов Г.Г. Эффективность периодического углубления пахотного слоя серых лесных почв, при разных способах основной обработки //Почвоведение. 1982. - №5. - С. 45 - 49.

49. Каштанов А.Н. Проблемы и теоретические аспекты почвоохранных систем земледелия //Вестн. с.-х. науки. 1984. - №3.

50. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1980. - 671 с.

51. Козменко А.С. Борьба с эрозией почв на с.-х. угодьях. М.: Сельхоз-гиз, 1963.-207 с.

52. Кормщиков А.Д. Механизация обработки почвы на склонах. Чебоксары: Чуваш, кн. изд-во, 1981. - 126 с.

53. Кочетов И.С. и др. Влияние почвозащитных технологий на проявление водной эрозии склоновых земель и урожайность культур. //Изв. ТСХА. -1997.-Вып. 1.-С. 13-24.

54. Краак В.Г. Об уплотнении почвы на мелиорированных участках //Влияние с.-х. техники на почву. М., 1981. - С. 53 - 55.

55. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. М.: Изд-во МГУ, 1981.- 135 с.

56. Кучмент J1.C., Мотовилов Ю.Г., Назаров Н.А. Чувствительность гидрологических систем (влияние антропогенных изменений речных водосборов и климата на гидрологический цикл). — М.: Наука, 1990. 144 с.

57. Лопырев М.И., Рябов Е.И. Защита земель от эрозии и охрана природы: Уч. пособие для вузов. М.: Агропромиздат, 1989. - 240 с.

58. Лыков А.Ф. О термической диффузии влаги //Журн. приклад, хими-ии.- 1935.-Т.8.-С. 19-54.

59. Лысак Г.Н., Ломакин М.М., Гончаров Н.Ф. Водопроницаемость почв и пути ее повышения в ЦЧО //Почвоведение. 1979. - №3. - С. 76 - 80.

60. Львовский Е.М. Статистические методы построения эмпирических формул. ML: Высшая школа, 1982. - 224 с.

61. Любимов А.И. Резервы интенсивных технологий, машины для интенсификации основной обработки почвы //Почвообрабатывающие машины и динамика агрегатов. Сб. научн. трудов ЧИИЭСХ. Челябинск, 1987. С.5 - 12.

62. Максимов И.И. Прогноз эрозионных процессов, техника и технология для обработки склоновых земель //Дисс. . докт. техн. наук. Москва: 1996. -326 с.

63. Максимов И.И., Сироткин В.М. Энергетический подход к изучению эрозионных процессов //Повышение эффект-сти вузовской науки и улучшение качества подг-ки спец-ов с высшим образ-ем: Сб. тезисов. Чебоксары, 1990.

64. Методические рекомендации по оценке выноса биогенных веществ поверхностным стоком. М.: ВАСХНИЛ, 1985. - 32 с.

65. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория и расчет тракторов и автомобилей». Сост. Казаков Ю.В., Макаров B.C., Мазяров В.П. Чебоксары: Чув. СХИ, 1989. - 48 с.

66. Микростроение мерзлых пород /Под ред. Э.Д.Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 183 с.

67. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. М.: Колос, 1970. - 239 с.

68. Мирцхулава Ц.Е. Новый (гидроструйный) метод установления сил сцепления почвогрунтов //Почвоведение. 1980. - №6. - С. 138 - 141.

69. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. -М.: Колос, 1967.

70. Назаров Н.А. Оценки эрозионного смыва почв и выноса биогенных веществ с поверхностным стоком талых и дождевых вод в речном бассейне //Водные ресурсы. 1996. - Т.23. - №6. - С. 645 - 652.

71. Назаров Н.А. Результаты исследований по международным геофизическим проектам. М.: НТК РАН. 1993. - С. 155.

72. Наседкин Н.А., Покровский Г.И. О термодиффузии в глине и торфе //Журн. техн. физики. 1939. - Т.9.

73. Научные основы мониторинга земель Российской Федерации. М.: Изд-во АПЭК, 1992.- 176 с.

74. Пабат И.А., Гниненко Н.В. Почвоохранная и влагонакопительная роль обработки почвы на склонах //Почвоведение. 1986. - №12. - С.50 - 58.

75. Порядин В.А., Картамышев Н.И. Каким должно быть щелевание? //Механизация и электрификация с.-х. 1985. - №3. - С. 6 - 8.

76. Почвы Чувашии и их рациональное использование. Чебоксары: Чуваш. кн. изд-во, 1987. - 144 с.

77. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов.- М.: Машиностроение, 1975. 311 с.

78. Рогоза В.Е. Сопротивление почвы резанию /Труды ЧИМЭСХ. 1978. -Вып. 135.-С. 63-66.

79. Рожков А.Г., Иванов В.Д. К оценке энергии массы воды, движущейся по склону //Научн. техн. бюл. по защите почв от эрозии.- Курск. 1973. - Вып. 1.

80. Романовский В.И. Применение математической статистики в опытном деле. М. - Л.: ГИТТЛ, 1947.

81. Рыбакова Н.А. Водопроницаемость мерзлых почв под насаждениями лесостепной зоны. // Почвоведение. 1989. - №8. - С. 116 - 122.

82. Саранин К.И., Шептухов В.Н. Методика полевых исследований свойств почвы при глубоком рыхлении //Вестн. с.-х. науки.- 1985.-№4.-С.42- 50.

83. Серых Г.И., Леконцев Б.А., Черепанов М.Е. Снижение стока талых вод неотложная задача. - Земледелие. - 1979. - №1. - С. 31-32.

84. Сильвестров С.И. Рельеф и-земледелие. М.: Сельхозиздат, 1955.287 с.

85. Сильвестров С.И. Сравнительная оценка влияния на эрозию основных факторов. В кн.: Районирование территории СССР по основным факторам эрозии. - М.: Наука, 1965. - 235 с.

86. Сироткин В.М. Разработка теории и метода оценки механического воздействия на почву почвообрабатывающих машин и орудий. Автореф. дис. . докт. техн. наук. Киров, 2001. - 43 с.

87. Сироткин В.В., Сироткин В.М. Прикладная гидрофизика почв. Чебоксары: изд-во ЧГУ, 2001. - 252 с.

88. Система машин для комплексной механизации растениеводства в Нечерноземной зоне РСФСР на 1981.1985 гг. //Рекомендации. Л., 1983.- 261 с.

89. Сластихин В.В. Вопросы мелиорации склонов Молдавии. Кишинев,1964.

90. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. Т.1. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948. -305 с.

91. Сорочкин В.М., Шептухов В.Н. Изменение структуры почвы при уплотнении //Почвоведение. 1979. - №11. - С. 76 - 82.

92. Степанов А.Ф. Влияние циклов замерзания-оттаивания на тепломас-сообменные св-ва криогенных грунтов //1 Междунар. конф. «Криопедол». -Пущино, 1992.-С. 41.

93. Стратонович Р.Л. Нелинейная неравновесная термодинамика. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. - 480 с.

94. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.-254 с.

95. Сурмач Г.П., Гаршинев Е.А., Кузнецов А.П., Панов В.И., Глыбин Т.Г. Рекомендации по созданию комплекса агролесомелиоративных противо-эрозионных мероприятий. Волгоград, 1973.

96. Сурмач Г.П. К вопросу об изучении весеннего стока в сети лесных полос на черноземах Куйбышевского Заволжья. В кн.: Вопросы земледелия и борьбы с эрозией почв в степных и лесостепных районах СССР. - Саратов, 1959. - Т.2. - С. 489-497.

97. Сурмач Г.П. Опыт расчета смыва почв для построения комплекса противоэрозионных мероприятий //Почвоведение. 1979. - №4. - С.92 — 104.

98. Сысуев В.А., Мухамадьяров Ф.Ф. Методы повышения агробиоэнер-гетической эффективности растениеводства.- Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2001.-216с.

99. Теплофизические свойства горных пород /Под ред. Э.Д.Ершова. -М.: Изд-во МГУ, 1984. 204 р.

100. Турбин Б.Г., Лурье А.Б. и др. Сельскохозяйственные машины. Л.: Машиностроение, 1967. - 583 с.

101. Тютюнов И.А., Несесова З.А. Природа миграции воды в грунтах при промерзании и основы физико-химических приемов борьбы с пучением. М.: Изд-во АН СССР, 1963.- 158 с.

102. Фельдман Г.М. Прогноз температурного режима грунтов и развития криогенных процессов. Новосибирск: Наука, 1977. - 189 с.

103. Фролов В.Я. Исследование условий формирования стока наносов малых водотоков ЦЧО. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Воронеж, 1964.

104. Холупяк К.Л., Шикула Н.К. Установление категорий эродированных земель с учетом комплексов противоэрозионных мероприятий //Повышение плодородия эродированных земель. 1963. - Т.6. - С. 35 - 36.

105. Циммерман М.З. Рабочие органы почвообрабатывающих машин. -М.: Машиностроение, 1978. 295 с.

106. Цыкин В.Н. Водопроницаемость талых вод и ее динамика во время снеготаяния.-В кн.: Снег и талые воды. -М: 1956.-С. 101-111.

107. Швебс Г.И. О приемах изучения смыва почв //Почвоведение. 1957. - №5. - С. 105-109.

108. Швебс Г.И. Регулирование поверхностного стока методом полосного мульчирования. В кн.: Сборник работ по гидрологии. - JL: Гидрометеоиз-дат, 1967. - №7. - С. 122 - 127.

109. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. Киев-Одесса: Вища школа, 1981. - 219 с.

110. Швебс Г.И. Формирование родной эрозии стока наносов и их оценка (на примере Украины и Молдавии). Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 183 с.

111. Шептухов В.Н., Галкина М.М., Скворцова Е.Б. Изменение структуры пахотного горизонта дерново-подзолистой почвы при глубоком рыхлении //Почвоведение. 1989. - №6. - С. 50 - 61.

112. Шехтер Ф.Н., Цейтин Г.Х. Глубина промерзания и температура почвы в зимнее время //Труды ГГО. 1955. - В.53 (115). - С. 44 - 65.

113. Эколого гидрологические основы глубокого мелиоративного рыхления почв /Под ред. Ф.Р.Зайдельмана. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 200 с.

114. Эрозионное уравнение Кунхольц-Лорда. РЖ. Геология и география. - 1955. - №5. - С.133.

115. Эрозия почв и борьба с ней /Под ред. В.Д.Панникова. М.: Колос. 1980.-367 с.

116. Эрозия почв и почвозащитное земледелие. ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1975.-287 с.

117. Гудзон Н. Охрана почвы и борьба с эрозией. (Пер. с англ.). М.: Колос, 1974.

118. Муеллер Л., Миттелстедт Р. О глубине рыхления тяжелых почв //Почвоведение. 1990. - №9. - С. 140-143.

119. Панчев П. и др. Новые технологии и комплексы машин для обработки почвы (НРБ) //Междунар. с.-х. журнал. 1985. - №5. - С. 96 - 100.

120. Филип Дж.Р. Теория инфильтрации //Изотермическое передвижение в зоне аэрации /Под ред. С.Ф.Аверьянова. J1.: Гидрометеоиздат, 1972. - С. 617.

121. Botterveg P. Modelling the effects of climate change on runoff and erosion in central southern Norway //Conserving Soil Resources. European Perspectives. Ed. by R.J. Rickson. CAB INTERNATIONAL. Wallingford. 1994. - P.273 - 285.

122. Hoekstra P. Moisfure movement in soils under temperature gradients with the cold side temperature below freizing. Water Resour. Res. 1966. - 2. - P.241 -250.

123. Jumikis A. The effect of freezing on a capillary meniscuc //Hidhway Res. Board Bull., 1957.-№168.

124. Kuzmak I.M., Sereda P.I. The mechanism by which water moves through a porous material subjected to a temperature gradients //Soil. Sci/ 1957. - V.84. -№4. -P.291.

125. Lingg A.W. Dedree and length of slope as it affects soil loss. Agric. Engng. V.21. - №2. - 1940.

126. Philip I.R., de Vries D.A. Moisture movement in porous materials under temperature gradient //Trans. Amer. Geophys. Un. 1957. - V.38. - №2. - P.222.

127. Pikul I.L., Boersma L., Rickman R.W. Temperature and water profiles during diumal soil freesing and thawing//Soul Sci. Soc. Amer-1989.-53.-№1 .-P.3-10.

128. Taylor S.A., Cavazza L. The movement of soil moisture in response to temperature gradient //Soil Sci. Amer. Proc. 1954. - V.18. - №4. - P.91.