В. И. Желязко, Т. Д. Лагун мелиорация, рекультивация и охрана земель

2. Что такое режим осушения?

3. Приведите примеры различных типов осушительных систем.

4. Какие вы знаете способы увлажнения осушаемых земель?

5. С какой целью устраиваются гидротехнические сооружения на осушительно-увлажнительных системах?

6. Как осуществляется выбор первоочередных объектов реконст-рукции мелиоративных систем?

7. Что понимается под оценкой работоспособности дренажной се-ти?

3. ОРОСИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ
Площадь орошаемых земель в странах мира в последние 200 лет неизменно росла и увеличилась более чем в 35 раз и в настоящее время составляет более 310 млн. га (Азия – 220, Америка – 32, Европа –21, Африка – 12, Австралия и Океания – 2 млн. га). Первое место в мире по темпам развития орошения уверенно занимает Индия, где площадь орошения доведена до 113 млн. га. В Китае орошаются 48 % обраба-тываемых земель (47,9 млн. га).

В Европе наибольшие площади орошаемых земель расположены в Италии (3–3,5 млн. га), Испании – 3,5, Румынии – 3,0, Франции – 1,6, Болгарии – 1,35 млн. га.

Среди перечня задач, которые необходимо решить для повышения эффективности орошаемого земледелия, первое место принадлежит правильному выбору объектов для строительства оросительных сис-тем. Выбор объектов орошения в условиях республики необходимо производить в два этапа. На первом в качестве ограничений должны выступать заданные энергетические и материальные ресурсы, необ-ходимые объемы и структура дополнительной сельскохозяйственной продукции, а в качестве критерия сравнения – экономические показа-тели, например, приведенные затраты.

При выборе способа орошения необходимо учитывать:

– климатические условия;

– почвы и их водно-физические свойства;

– рельеф участка;

– гидрогеологические условия;

– требуемый режим подачи воды для орошения конкретного вида сельскохозяйственных угодий;

– экономические показатели;

– наличие эколого-социального эффекта.

В условиях Республики Беларусь в настоящее время в качестве спо-собов орошения при соответствующем эколого-экономическом обо-сновании следует принимать:

– дождевание;

– капельное орошение;

– внутрипочвенное орошение;

– поверхностное орошение.

При выборе первоочередных объектов орошения следует учиты-вать основные показатели:

– биологическую продуктивность орошаемых земель при опти-мальном для сельскохозяйственных культур водном режиме;

– гидрометеорологическую потребность в орошении;

– достигнутый землепользователем уровень сельскохозяйственного производства и его специализацию.

Первоочередными объектами оросительных мелиораций с учетом специализации являются овощеводческие и плодово-ягодные угодья, а также объекты, расположенные в зоне животноводческих комплексов для создания кормовой базы.
3.2. Оросительные системы
Под оросительной системой понимается территория, оборудован-ная каналами, трубопроводами, сооружениями и различными устрой-ствами, обеспечивающими возможность своевременного забора из водоисточника, подачи и распределения воды по орошаемым участкам

в целях поддержания в корнеобитаемом слое заданного уровня (диапа-зона) влажности почвы в соответствии с природными условиями каж-дого участка и требованиями выращиваемых культур (рис.3.1).

– орошаемые земли;

– водоисточник орошения;

– головное водозаборное сооружение и насосная станция;

– магистральный оросительный канал (трубопровод);

– распределительные проводящие каналы или трубопроводы;

– регулирующая оросительная сеть и оросительные устройства;

– водоотводная сеть, включающая закрытый дренаж при борьбе с подтоплением и на водооборотных системах с применением для поли-ва сточных вод;

– сооружения на каналах;

– дороги, телефонная и электрическая сеть, производственные пос-тройки;

– природоохранные сооружения и защитные лесополосы.

В Республике Беларусь применяются в основном закрытые ороси-телные системы с механическим водоподъемом и дождевальной тех-никой как наиболее отвечающие требованиям сельскохозяйственного производства и природным условиям этой территории.

Основными требованиями, предъявляемыми к оросительным систе-мам, следует считать:

– гарантированное обеспечение в заданных почвенно-климатиче-ских условиях водного режима почв в соответствии с потребностями в воде конкретного вида сельскохозяйственных культур;

– создание условий для соответствующего регулирования питатель-ного, воздушного и теплового режимов почв во взаимосвязи с водным режимом;

– надежность и долговечность системы;

– ресурсосбережение и экологическая безопасность;

– экономическую эффективность проектируемой оросительной сис-темы.

Трубчатая оросительная сеть проектируется, как правило, тупико-вой с одно- или двусторонним ответвлением трубопроводов низших порядков. Предпочтение следует отдавать тупиковой схеме с двусто-ронним расположением распределительных и поливных трубопрово-дов.

Применение кольцевой оросительной сети должно быть обоснова-но технико-экономическими расчетами.

Оросительная сеть в плане должна проектироваться в увязке с рельефом местности, инженерно-геологическими условиями, приняты-ми способами и техникой полива, требованиями рациональной органи-зации орошаемой территории и минимальной протяженности сети.

Увязка трубопроводов в вертикальной плоскости производится с соблюдением продольных уклонов не менее 0,001.

При необходимости и соответствующем обосновании, а также при плоском рельефе местности допускается уменьшать уклон до 0,0005.

Для опорожнения закрытой оросительной сети необходимо пре-дусматривать выпуски в пониженных точках трубопроводов с само-течным движением воды в ближайший водоток, канаву, овраг.

Глубину укладки труб, считая до низа трубы, следует принимать на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания.

При определении глубины укладки следует также учитывать мате-риал труб, внешние нагрузки от транспорта и условия пересечения с другими подземными сооружениями и коммуникациями.

Трубопроводы во всех грунтах, за исключением плывунных и илис-тых, следует укладывать на естественный грунт ненарушенной струк-туры, предусматривая выравнивание, а в необходимых случаях – про-филирование основания. В илистых и других слабых грунтах необ-ходимо предусматривать укладку труб на искусственное основание.

Для трубчатой оросительной сети могут применяться напорные трубы:

– пластмассовые;

– стеклопластиковые;

– асбестоцементные водопроводные;

– железобетонные;

– стальные.

Выбор материала трубопроводов должен производиться на осно-вании анализа условий их работы, статического расчета, агрессив-ности грунта, качества оросительной воды. Применение стальных труб допускается при переходах под железными и автомобильными доро-гами, через водные преграды и овраги.

На поворотах в горизонтальной или вертикальной плоскости трубо-проводов из раструбных труб или соединяемых муфтами, когда возни-кающие усилия не могут быть восприняты стыками труб, должны быть предусмотрены упоры, а на переходах с большего диаметра на меньший – плиты упорные.

Расчетный расход оросительной сети при дождевании определяется в соответствии с графиком полива, учитывающем количество и пара-метры дождевальной техники.

Диаметры трубопроводов должны определяться на основе гидрав-лических расчетов, путем технико-экономического сопоставления раз-личных вариантов.

В результате гидравлического расчета трубопроводов должны быть установлены потери напора на участках трубопровода от водоисточ-ника до наиболее удаленных командных точек.

Потери напора на местные сопротивления без учета потерь напора в насосной станции следует принимать в размере до 10 % от суммы потерь на трение при движении воды в трубопроводе.

При определении диапазона требуемых напоров насосной станции следует рассматривать следующие расчетные случаи размещения дож-девальных машин на участке:

– максимальное количество одновременно работающих машин под-ключено к гидрантам, наиболее удаленным от насосной станции или находящимся по отношению к ней в наиболее невыгодных топогра-фических условиях;

– максимальное количество одновременно работающихдождеваль-

ных машин подключено к гидрантам, расположенным вблизи насос-ной станции;

– работает дождевальная машина, имеющая минимальный расход и подключенная к гидрантам, наиболее удаленным от насосной станции или находящимся по отношению к ней в наиболее невыгодных топо-графических условиях;

– работает дождевальная машина, имеющая минимальный расход и подключенная к гидрантам, расположенным вблизи насосной станции.

Максимальное количество одновременно работающих дождеваль-ных машин должно быть установлено на основании графика полива сельскохозяйственных культур для расчетного года с учетом принятой сезонной нагрузки на дождевальные машины и их технических харак-теристик.

Трубопроводы оросительной сети должны быть проверены на воз-можность возникновения в них избыточного давления от гидравли-ческого удара. При необходимости следует предусмотреть меры по защите трубопроводов от разрушения.

Для предотвращения гидравлического удара необходимо предус-матривать:

– установку на трубопроводе клапанов для впуска и защемления воздуха в местах вероятного разрыва сплошности потока;

– установку предохранительных клапанов у насосной станции за обратным клапаном (считая по направлению движения воды в трубо-проводе);

– установку вантузов на высоких переломных точках трубопрово-да;

– установку на трубопроводах воздушных колпаков;

– сброс воды из трубопроводов через обратные клапаны, задвижки и насосы в обратном направлении;

– установку предохранительных клапанов и клапанов-гасителей ги-дравлического удара;

– установку в промежуточных точках трубопровода обратных кла-панов в сочетании с клапанами для впуска воздуха;

– увеличение продолжительности закрытия задвижек, выключаю-щих трубопровод из работы.

Вантузы для выпуска воздуха следует проектировать в повышен-ных точках перелома продольных профилей трубопроводов и в их кон-

це при положительных уклонах. Диаметр отвода тройника в месте ус-

тановки вантуза должен быть не менее диаметра трубопровода.

Регуляторы давления для автоматического поддержания постоян-ного расчетного давления воды следует устанавливать в голове ороси-тельных трубопроводов и перед дождевальной техникой, требующей постоянного давления на входе.

Гасители гидравлического удара необходимо предусматривать:

– на напорной линии насосной станции для всех типов ороситель-ных систем;

– на распределительном узле трубопроводов перед задвижками со стороны надкомандного трубопровода на расстоянии 15–20 м от водо-распределительного колодца;

– на концах тупиковых трубопроводов и на расстоянии 15–20 м пе-ред центральной опорой дождевальных машин кругового действия.

Установка арматуры закрытой оросительной сети: задвижек, ком-пенсаторов, обратных клапанов, индукционных расходомеров, регуля-торов давления должна быть предусмотрена в колодцах (камерах).

Бесколодезная (бескамерная) установка арматуры закрытой ороси-тельной сети допускается при обосновании.

Параметры колодцев (камер) в плане и их высота определяются количеством и размерами размещаемой в них арматуры с учетом допу-стимых минимальных расстояний от элементов арматуры до внутрен-них поверхностей колодцев (камер) в соответствии с технологически-ми требованиями.

Поливную норму нетто m (м³/га) можно рассчитывать в зависи-мости от данных изысканий по одной из следующих формул:

γ – плотность почвы, г/см³;

β_вп, и β_пу – соответственно влажность почвы при заданных верхней и предполивной границах увлажнения, % от массы сухой почвы;

β_вп^об , β_пу^об – то же, % от объема почвы;

β_вп^А, β_пу^А – то же, % от порозности.

Нижний и верхний пределы регулирования почвенных влагозапа-сов, предполивные влагозапасы в корнеобитаемом слое почвы отно-сятся к исходным показателям режима орошения и зависят от вида культуры, фазы ее развития и гранулометрического состава почв уча-стка. Поливные нормы зависят от вида сельскохозяйственных культур, фазы их развития, гранулометрического состава почв участка и степе-ни их окультуренности и принимаются равными (м³/га):

150–200–для песчаных почв;

200–250–для супесчаных;

250–300–для суглинистых.

В случае несоответствия расчетной поливной нормы рекоменду-емым выше диапазонам окончательно принимается ближайшая к рас-четной величина.

Поливная норма брутто должна учитывать потери воды в процессе полива. Величина суммарных потерь принимается равной 10 %, увели-чиваясь в засушливые периоды до 15 %.

Другие элементы проектного режима орошения сельскохозяй-ственных культур определяют путем расчета водного баланса почвы по декадам вегетационных периодов многолетнего ряда (табл. 3.1).

При этом влагозапасы расчетного слоя почвы на конец i-й декады (W_кⁱ, мм) определяют по формуле

где W_нⁱ – влагозапасы расчетного слоя почвы на начало i-й декады, мм;

φ – коэффициент корректировки водопотребления;

При проектировании режима орошения дождеванием водопотреб-ление сельскохозяйственных культур (Е, мм) определяют биоклимати-ческим методом по формуле

Значение d принимается по данным ближайших метеостанций к рассматриваемой оросительной системе.

Величина внутрипочвенного стока (С^і, мм) определяется по форму-ле

С^і = К_с (W_кⁱ – W_нв) (3.6)
где К_с – коэффициент стока;

W_нв – влагозапасы расчетного слоя почвы при найменьшей влагоем-кости, мм.

Значения К_с необходимо принимать в зависимости от грануломет-рического состава почвы:

1,0 –для песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почв;

0,95 – для среднесуглинистых почв;

0,90 – для тяжелосуглинистых и глинистых почв.

Проектирование оросительных систем в Беларуси осуществляется, как правило, в условиях глубокого (более 3 м) залегания уровня грун-товых вод. При этом значение V_гⁱ в формуле (3.4) принимается равным нулю.

Т а б л и ц а 3.1. Пример расчета режима орошения капусты поздней в конкретном году

Гидролого-климатическая зона – Южная. Метеостанция – Гомель. Почва – супесь связная; W_нв = 1150 м³/га; h = 0,45 м;

Контроль расчета:

= 1150 + 3386 – 4090 – 351 + 950 = 1045 м³/га,

В проектном режиме орошения сельскохозяйственных культур про-должительность интервала между очередными поливами (межполив-ной интервал) приравнивается к поливному периоду. Продолжитель-ность расчетного поливного периода определяет допустимую нагрузку на дождевальную машину (площадь, обслуживаемую конкретной дож-девальной техникой с учетом ее производительности).

Если при поверхностных поливах поливной расход можно изме-нять в широких пределах, то при дождевании его регулируют только увеличением или уменьшением числа одновременно работающих дождевальных машин. Поэтому при укомплектовании графика поли-вов поливные расходы назначают кратными расходам принятых дож-девальных машин, а затем определяют продолжительность поливов, соответствующую этим расходам (рис. 3.2).

гидромодуля и водоподачи