Введение
1. Современное состояние теоретических подходов к изучению водно-физических свойств почв и обоснованию гидрофизических параметров 16
1.1. Современные методы получения функции влагопроводности и ОГХ.17
1.1.1. Методы получения функции влагопроводности 17
1.1.2. Анализ методов получения основной гидрофизической характеристики 21
1.2. Изучение динамики влаги при орошении 26
1.2.1. Впитывающая способность почвы 26
1.2.2. Изучение контуров увлажнения при капельном орошении 28
1.2.3. Изучение динамики влаги при дождевании 29
1.3. Анализ методов изучения гидрофизических свойств почвы 30
1.3.1. Методы изучения почвенного порового пространства 30
1.3.2. Методы изучения удельной поверхности почвы 32
1.4. Изучение технологических свойств для анализа состояния почвы 34
1.4.1. Использование объемной массы при изучении уплотнения и рыхления почвы 34
1.4.2. Изучение состояния почвы по значениям твердости 37
1.4.3. Анализ энергетического подхода к исследованию крошения почвы 42
1.4.4. Анализ термодинамического подхода к изучению уплотненного состояния почвы 1.5. Особенности оценки проведения ряда агромелиоративных и культуртехнических мероприятий 48
1.6. Обоснование базиса почвенных параметров и характеристик для изучения водно-физических свойств почвы 51
1.6.1. Использование измерений удельной поверхности, плотности твердой фазы, пористости и влажности почвы 53
1.6.2. Учет функции влагопроводности, липкости, сил трения и твердости почвы при анализе результатов глубокого рыхления, фрезерования и плантажа 58
1.7. Выводы по главе 65
2. Моделирование порового пространства и определение гидрофизических свойств почв для целей мелиорации, верификация огх для основных почв чувашской республики 69
2.1. Моделирование трехмерного порового пространства почвы 71
2.1.1. Разработка и подбор трехмерных моделей 71
2.1.2. Вычисление удельной поверхности почв на основе трехмерных моделей аэродинамическим методом 77
2.1.3. Неявное задание гранулометрического состава почв 81
2.2. Теоретическое обоснование и верификация ОГХ почв Чувашской республики 84
2.2.1. Теоретическое обоснование и расчет ОГХ почв 84
2.2.2. Исследование и верификация ОГХ почв 93
2.3. Теоретическое обоснование и верификация функции влагопроводности почв Чувашской республики 99
2.3.1. Обоснование и расчет функции влагопроводности почв 99
2.3.2. Определение соответствия экспериментальным данным функции влагопроводности 103
2.4. Приложения разработанной модели порового пространства почв 110
2.4.1. Изучение связи ОГХ с реологическими моделями 111
2.4.2. Определение гидрофизических характеристик смесевых почв 116
2.4.3. Изучение связей между водопроницаемостью и водоудержанием в почвах 117
2.5. Выводы по главе 122
3. Исследование технологических свойств почв при проведении агромелиоративных и культуртехнических мероприятий 123
3.1. Использование трехмерной модели порового пространства при изучении технологических свойств почв 123
3.1.1. Получение функциональной зависимости для липкости почв 123
3.1.2. Определение соответствия экспериментальным данным аналитической зависимости для липкости почв 126
3.1.3. Получение функциональной зависимости для коэффициента трения в почвах 130
3.1.4. Определение соответствия экспериментальным данным зависимости для трения в почвах 133
3.2. Изменение удельной поверхности почвенных агрегатов как показатель крошения почвы 137
3.2.1. Изменение энергетического состояния почвенной влаги при проведении агромелиоративных и культуртехнических мероприятий .. 137
3.2.2. Эффективный размер почвенного агрегата 142
3.2.3. Исследование процессов крошения и рыхления почвы 149
3.2.4. Исследование динамики влажности при фрезеровании 152
3.3. Модель порового пространства при оценке уплотнения почвы 156
3.3.1. Использование функции влагопроводности для изучения уплотненного состояния почвы 156
3.3.2. Определение уплотнений в тонких почвенных слоях 164
3.3.3. Исследование процессов уплотнения-разуплотнения 167
3.3.4. Потенциал деформируемости почв и его определение 168
3.4. Выводы по главе 173
4. Моделирование эрозионных процессов и профилей увлажнения при проведении оросительных мелиораций 175
4.1. Изучение поверхностного впитывания воды 175
4.1.1 Определение впитывающей способности почвы 175
4.2. Моделирование процессов орошения 177
4.2.1. Моделирование капельного орошения 177
4.2.2. Моделирование орошения дождеванием
4.3. Оценка устойчивости сети временных водотоков водосборной площади антропогенных агроландшафтов 180
4.4. Выводы по главе 193
5. Совершенствование методик исследований и экспериментальных установок, разработка программных средств 194
5.1. Программа экспериментальных исследований 195
5.2. Экспериментальные установки
5.2.1. Аэродинамический пермиметр 197
5.2.2. Устройство для определения пористости почвы 198
5.2.3. Твердомеры и определение коэффициента объемного смятия почвы по сопротивлению пенетрации (твердости) 203
5.2.4. Устройство для получения компрессионных кривых 204
5.2.5. Профилограф и определение степени крошения и равномерности поверхности 204
5.2.5. Устройство для вычисления значения влажности «нерастворяющего» солей состояния (определение постоянной Б.В.Дерягина) 210
5.3. Автоматизация измерений 214
5.3.1. Автоматизация оценки заделки жнивья, дернины и сорняков 214
5.3.2. Автоматизация оценки крошения почвы (анализ изображений).. 220
5.3.3. Автоматизация оценки крошения почвы (лазерное сканирование поверхности) 224
6. Реализация результатов исследований и их экономическая эффективность 226
6.1. Реализация результатов исследований 230
6.1.1 Изменение скорости и объема поглощения воды почвой после
механического воздействия 230
6.1.2. Картирование и анализ пространственного распределения функции влагопроводности для принятия управленческих решений по разуплотнению почвы 233
6.1.3. Реализация результатов исследований липкости и сил трения в почвах 239
6.1.4. Реализация результатов исследований качества фрезерования почв 242
6.1.5. Реализация результатов исследований уплотняющего воздействия 247
6.1.6. Результаты определения потенциала деформируемости почв 254
6.1.7. Рекомендуемые мероприятия по мелиорации почв 259
6.2. Экономическая и энергетическая эффективность внедренных
разработок 263
6.2.1. Технико-экономическая эффективность использования трехмерной модели почв при построении ОГХ и функции влагопроводности 265
6.2.2. Технико-экономическая эффективность использования полученных функциональных зависимостей для липкости, сил трения 266
6.2.3. Технико-экономическая эффективность использования коэффициента фильтрации при оценке уплотнения 267
6.2.4. Технико-экономическая эффективность использования эффективного размера почвенного агрегата и потенциала деформируемости почв при оценке крошения 268
Заключение 270
Список основных сокращений и обозначений 272
Список использованной литературы
