Источники воды для орошения. Виды оросительных мелиораций

Под оросительной системой понимают сеть крупных и мелких земляных каналов, трубопроводов и гидротехнических сооружении, назначение которых забирать воду из источника орошения (река, озеро, водохранилище, артезианская скважина) и транспортировать ее на орошаемую территорию не только в требуемом объеме, но и в сроки, предусмотренные технологией сельскохозяйственного производства. Оросительные системы делят на:

-  государственные;

- внутрихозяйственные.

К государственным относятся крупные системы, которые обслуживают группу колхозов и совхозов. Землепользование их исчисляется десятками и даже сотнями тысяч гектаров. Обслуживание таких систем осуществляет специальная служба, — управление государственной оросительной системы во главе с опытным инженером-эксплуатационником. Управление проводит ремонт каналов и сооружений, получает заявки на воду и распределяет ее между водопользователями.

Внутрихозяйственные оросительные системы обслуживают земли, принадлежащие только одному хозяйству, то есть, например, колхозу или совхозу, имеющему относительно небольшие площади орошения — от 200 до 6000 - 8000 га. В каждом крупном сельскохозяйственном предприятии (колхозе или совхозе) имеется отдел эксплуатации оросительной системы. Он следит за ремонтом каналов и сооружениями, а также распределением воды по отдельным бригадам и звеньям.

Назначение оросительной системы не только забирать и транспортировать воду на поля, занятые сельскохозяйственной культурой, но и регулировать оптимальный водный и солевой режимы почвогрунтов. Поэтому оросительная система в современных условиях должна обладать двойным регулированием: при недостатке воды в почве подводить и распределять ее по территории, занятой культурой; при избытке, наоборот, отводить через водосбросную или дренажную сеть.

Оросительные системы по устройству и характеру действия могут быть трех типов:

- открытыми, когда вся система состоит из серии открытых больших и малых земляных каналов;

- закрытыми, когда оросительная сеть состоит из закрытых напорных трубопроводов;

- комбинированными, или смешанными, когда крупные каналы состоят из открытых земляных или бетонных каналов, а мелкая внутрихозяйственная регулирующая сеть -  из закрытых напорных трубопроводов.

На рисунке 5 представлена схема оросительной системы.

 

 

Рисунок 5. Схема оросительной системы:

1 – источник орошения; 2 — головной  водозабор; 3 — магистральный канал (А...Б — холо­стая часть. В...В  — рабочая часть): 4, 5 — межхозяйственные  и хозяйственные распредели­тели; в — распределители севооборотных  участков; 7 — участковые распределители; 8 — вре­менные оросители; 9 —  межхозяйственная и внутрихозяйственная  водосбросная сеть; 10 — полевые  и хозяйственные дороги; 11 — сооружения  на оросительной и дорожной  сети; 12 — лесозащитные полосы; 13 — вспомогательные устройства (телефон  и др.)

Наиболее совершенной является закрытая оросительная система. Она позволяет полностью автоматизировать подачу и распределение воды при поливе.

4.2. Состав оросительной системы

Оросительная система решает водохозяйственные задачи связанные не только с сельскохозяйственным, но и с промышленным производством в том или ином водном бассейне или отдельно взятом хозяйстве.

Оросительная система как комплексная водохозяйственная организация включает серию не только земляных каналов и трубопроводов, но и гидротехнических и дорожных сооружений (регулирующие водохранилища, водозаборные и другие сооружения). Она обычно состоит: из источника орошения (река, озеро, водохранилище, артезианские скважины); головного водозаборного сооружения или насосной станции (плотина, головной шлюз и др.); оросительных каналов и трубопроводов; оградительных, водосбросных и дренажных каналов; гидротехнических сооружений на каналах оросительной, водосбросной и дренажной сети; дорожной сети и мостовых сооружений; водорегулирующих и полезащитных лесных насаждений.

4.3. Гидротехнические сооружения, средства контроля и управления на оросительных системах

Гидротехнические сооружения на оросительных системах предназначены для управления забором воды из источника, распределением ее на массиве орошения и отводом сбросных вод, для сопряжения элементов

системы и учета воды.

Гидротехнические сооружения, забирающие воду из источника орошения в оросительную сеть, называются головными водозаборными сооружениями, или головными водозаборами. К головным водозаборам предъявляются требования - обеспечить плановую водоподачу; не пропустить в сеть крупные наносы, лед, шугу и другие плавающие предметы; не пропустить в сеть избыточную воду в периоды паводков, половодий;

иметь надежную конструкцию, водомерные устройства, автоматическое или телемеханическое управление; обеспечить возможность ремонта без прекращения пропуска воды.

Тип головного водозабора определяется видом источника орошения,

режимом его уровней и взаимным высотным положением источника орошения и головного элемента оросительной сети. Если отметка уровня воды или напор в источнике выше уровня воды или напора в головном элементе оросительной сети (МК, МТ), применяются самотечные водозаборы. Если уровень или напор воды в источнике ниже расположения головного элемента оросительной сети или; требуемого напора в нем, необходим механический подъем воды, в отдельных случаях возможен плотинный самотечный водозабор.

При самотечном бесплотинном водозаборе из реки в открытую сеть уровень воды в реке в течение всего периода работы оросительной сети

должен превышать форсированный уровень воды в голове магистрального

канала не менее, чем на 10-20 см. Простейший водозабор с боковым отводом воды и шлюзом-регулятором позволяет забирать не более 20% расхода воды.

Для увеличения забираемого расхода до 50% расхода реки и улучшения условий водозабора в русле реки устраивается водозахватная дамба (шпора). Наиболее совершенным водозабором этого типа является боковой бесплотинный водозабор со шлюзом-регулятором, шпорой, отстойником и сбросом. Водозабор желательно устраивать на прямолинейном участке русла или на вогнутом берегу криволинейного участка.

Если расчетный уровень воды в реке в месте водозабора оказался ниже требуемого уровня воды в магистральном канале, самотечный бесплотинный водозабор может быть устроен выше по течению реки с удлинением магистрального канала. Это возможно, если уклон реки больше уклона МК.

Плотинный самотечный водозабор устраивается при необходимости

подъема уровня воды в реке, при заборе воды на оба берега, при заборе значительной части или всего расхода реки, при необходимости регулирования стока. При небольших колебаниях уровня воды в водохранилищах для забора воды в оросительную сеть применяются водовыпуски открытого типа (шлюзы-регуляторы), устраиваемые в плотинах или бортах водохранилищ. При значительных колебаниях уровня воды принимаются трубчатые или туннельные сооружения.

Если уровень воды в реке или водохранилище ниже, чем требуемый

уровень воды в голове МК или напор в голове МТ, а также при заборе воды из озера, применяется механический водоподъем. Вода поднимается на командные отметки орошаемой территории с помощью насосной станции в регулирующий бассейн, из которого идет МК, или непосредственно в закрытую оросительную сеть. При механическом водоподъеме возрастают капитальные и эксплуатационные затраты, поэтому важное значение имеет

экономия поднимаемой воды, выбор экономического варианта машинного водоподъема. Для машинного водоподъема применяются стационарные, передвижные и плавучие насосные станции.

Стационарные насосные станции применяются при больших расходах подачи воды большие массивы, при сложных графиках водоподачи, требующих нескольких насосов. Стационарные насосные станции дороже

по капиталовложениям, но относительно дешевле в эксплуатации для автоматизации их работы.

Передвижные насосные станции применяются для орошения небольших участков и при периодическом режиме работы (например, в зоне неустойчивого увлажнения). Эти станции мобильны, могут использоваться

для полива нескольких участков поочередно, на зимний период переводятся в закрытое помещение.

Плавучие насосные станции применяются при колебаниях уровня воды в реке или водохранилище более 5 м, при водозаборе из размываемых русл.

Глубина воды в источнике для плавучей насосной станции должна быть не менее 1,5 м.

При устройстве прудов на местном стоке самотечный водозабор может осуществляться тоннелем или трубой в теле плотины, идущими от уровня мертвого объема. При механическом водоподъеме возможно использование стационарной насосной станции при плотине или плавучей насосной станции.

Забор сточных вод ведется из бассейнов-накопителей или бассейнов -отстойников и может быть самотечным в виде открытого шлюза-регулятора или механическим (насосной станцией).

Гидротехнические сооружения на открытой оросительной сети. Для управления движением воды в оросительных каналах и регулирования расходов служат водовыпуски, сбросные сооружения и регулирующие бассейны. Водовыпуски постоянного типа выпускают воду из старших каналов в младшие. Концевые сбросные сооружения устраиваются на каналах с расходами больше 0,5 м/с - для освобождения их от воды на период

ремонта или отсутствия поливов. При этом вода сбрасывается в участковый или хозяйственный водосбор. На магистральных и межхозяйственных

каналах проектируются аварийные сбросные сооружения. Водовыпуски и

сбросные сооружения по конструкции представляют собой обычно регуляторы открытого типа с плоскими или сегментными затворами.

Регулирующие бассейны устраиваются у скважин и насосных станций для суточного и недельного регулирования расходов воды, согласования равномерной подачи воды с неравномерным ее потреблением на оросительной сети.

Регулирование уровней воды в каналах требуется для обеспечения командования старших каналов над младшими или поддержания постоянного уровня воды в канале. Забор воды из старшего канала в младший при расходах меньше нормального обеспечивается с помощью подпорного (перегораживающего) сооружения, которое представляет собой шлюз-регулятор на старшем канале ниже водовыпуска в младший канал. Для поддержания заданного уровня воды в канале и сброса излишка воды служат водосливы и пороги различных конструкций.

Регулирование скоростей воды в каналах и вертикальное сопряжение каналов и их участков выполняется с помощью быстротоков и перепадов.

Перепады необходимы также на каналах, проектируемых с уклонами меньшими, чем уклоны поверхности земли по трассе канала.

Для измерения расходов, уровней и скоростей воды в каналах служат

расходомеры, уровнемеры, гидрометрические вертушки и другие устройства, устанавливаемые на гидрометрических постах.

Для проведения воды через препятствия (овраги, каналы, дороги) строятся дюкеры, акведуки, трубчатые переезды.

Содержание наносов в оросительной воде может быть уменьшено с помощью отстойника, который совмещается с головным водозабором или

строится в начале оросительной сети. Регулирование температуры воды

осуществляется в бассейнах-терморегуляторах, для изменения минерализации воды служат бассейны-смесители.

Все гидротехнические сооружения на открытой оросительной сети

выполняются по типовым проектам из унифицированных деталей.

Сооружения на лотковой сети отличаются по конструкции. Водовыпуски из лотка в лоток, сопряжения лотков разных размеров, высотного и планового положения осуществляются с помощью колодцев. Водовыпуски в трубопроводы, временные оросители, выводные борозды представляют собой лотковые гидранты-водовыпуски, монтируемые в секциях лотков при их изготовлении.

Гидротехнические сооружения и арматура на трубчатой оросительной сети. Для обеспечения требуемого режима работы трубчатой сети на ней предусматривается арматура, аналогичная арматуре на сети водоснабжения.

Для распределения воды в звеньях сети и отключения отдельных участков служат задвижки, устанавливаемые в распределительных колодцах.

Водовыпусками из трубчатой сети являются гидранты. Они представляют собой стояки с задвижками, устанавливаемые на поверхности земли или в колодцах.

Сбросные колодцы устанавливаются в пониженных точках трубчатой сети и служат для опорожнения ее после окончания поливов. Вода из сбросного колодца может отводиться в сбросную сеть или откачиваться передвижным насосом на поверхность поля.

Для выпуска воздуха из трубопроводов при пуске воды в сеть или накопившегося в период эксплуатации предусматриваются вантузы в повышенных точках трубчатой сети.

Предохранение трубопроводов от разрушения гидравлическим ударом осуществляется противоударными устройствами и различными предохранительными клапанами, рассчитанными на определенное предельное давление в трубопроводах. При повышении давления выше расчетного клапаны открываются, и вода сбрасывается до снижения давления.

На трубчатой сети также предусматриваются гасители напора на участках с большими геодезическими понижениями, вызывающими недопустимое нарастание напоров, упоры на крутых поворотах трубопроводов, где силы инерции могут нарушить устойчивость трубопровода, компенсаторы температурных напряжений на металлических трубопроводах, аппаратура для измерения расходов, давлений, скоростей воды.