
- •Москва 2005
- •Формирование отрасли водного хозяйства в рамках социоэкосистемы
- •Водные ресурсы и водохозяйственные комплексы в России
- •Территориальный подход и системный анализ при решении проблем природообустройства и водного хозяйства
- •Нормативно-правовой механизм обеспечения эксплуатационных мероприятий на водохозяйственных (природоохранных) системах
- •Водопользователи и водопотребители. Эксплуатационно-правовые требования к водохозяйственным объектам и сооружениям
- •Принципы организации эксплуатационного менеджмента в водохозяйственном (природоохранном) секторе экономики
- •Иерархическая структура органов отраслевого управления водным хозяйством
- •Классификация современных водохозяйственных (природоохранных) систем
- •Общие принципы компоновки и техническое оснащение водохозяйственных (природоохранных) комплексов
- •Безопасность и надежность при эксплуатации водохозяйственных систем
- •Функции государственных органов в области мониторинга гидротехнических сооружений и окружающей среды
- •Инженерный мониторинг и организация системы контроля состояния гидротехнических сооружений и окружающей среды. Эксплуатационная обстановка
- •Организация гидрометеорологических наблюдений. Методы обработки данных и информационное обеспечение.
- •Эксплуатационная гидрометрия. Организация системы учета водных ресурсов и гидрометрической службы
- •Гидрогеологические и почвенно-мелиоративные изыскания на системах. Мониторинг мелиоративного состояния земель.
- •Создание банка данных для инженерно-экономических расчетов на эксплуатируемых объектах
- •Методы прогнозирования параметров внешней среды при составлении текущих и перспективных водохозяйственных балансов. Плановое водопользование.
- •Принципы планирования системного водораспределения.
- •Методы реализации планового водопользования и регулирования режима водоподачи.
- •Себестоимость водоподачи. Критерии эффективности работы водохозяйственной системы.
- •Повышение технологической эффективности и предотвращение ущерба при реализации эксплуатационных мероприятий.
- •Технологический контроллинг. Планирование рисков и оптимизация управления.
- •Ключевые задачи при организации технической эксплуатации объектов водохозяйственного комплекса. Регламенты технологических процессов и эксплуатационных работ.
- •Логистика и основные виды потребляемых ресурсов для реализации эксплуатационных мероприятий. Диспетчеризация и оперативное управление .
- •Средства автоматики и телемеханики на водохозяйственных системах. Автоматизированные системы управления и оповещения.
- •Консалтинговая служба и оперативно-информационные комплексы.
- •Обследование и оценка технического состояния водохозяйственных систем и ее элементов. Критерии оптимального функционирования элементов водохозяйственного комплекса.
- •Организация сервисного обслуживания . Виды технического обслуживания и ремонта на водохозяйственных системах.
- •Производственная база и средства механизации службы сервисного обслуживания объектов вхк.
- •Основные виды и технология производства регламентных работ по обслуживанию системы. Очистка водопроводящей сети.
- •Охрана труда и техника безопасности при выполнении регламентных работ и технического обслуживания.
- •Анализ чрезвычайных ситуаций на водохозяйственных системах.
- •Причины и стадии техногенных катастроф. Спасательные и первоочередные работы при аварийных ситуациях.
- •Создание финансовых и материальных резервов для ликвидации последствий аварий и стихийных бедствий. Система страхования при эксплуатации водохозяйственных объектов.
- •Мероприятия по увеличению безопасности гидротехнических сооружений и уменьшению риска возникновения чрезвычайных ситуаций.
- •Мероприятия по предотвращению катастрофических последствий стихийных бедствий.
- •Классификация потерь воды на водохозяйственных системах. Способы определения фильтрации и коэффициента полезного действия водопроводящей сети.
- •Мероприятия по повышению коэффициента использование воды на системах и предотвращению непроизводительных потерь воды в водохозяйственном производстве.
- •Водосберегающие и экологически чистые технологии при эксплуатации водохозяйственных комплексов. Ресайклинг и замкнутые водные системы.
- •Охрана водных ресурсов при эксплуатации водохозяйственных комплексов.
- •Эксплуатационные мероприятия в зоне крупных водохранилищ на реках.
- •Экологические проблемы и основные тенденции их устранения при эксплуатации водохозяйственных систем.
- •Охрана земельных ресурсов. Мероприятия по защите земель от засоления и подтопления.
- •Мероприятия по предотвращению и борьбе с водной эрозией почв. Основные меры борьбы с оврагами.
- •Охрана диких животных и рыбных запасов. Защита лесов от пожаров
- •Сохранение и улучшение природных ландшафтов. Рекультивация..
- •Критерии и оценки экономической ценности окружающей среды при эксплуатации вхк. Виды экстерналий..
- •Государственная экологическая экспертиза. Экспертные оценки на стадии разработки комплексных территориальных программ природообустройства.
- •Цели, основные задачи и организация производственных исследований на водохозяйственных системах. Проекты эксплуатации водохозяйственных систем.
- •Техническое перевооружение и дооборудование систем в процессе эксплуатации. Перспективный план развития систем.
- •10.5. Градообразующая и эстетическая функция водных объектов. Качество и режимы использования воды для питьевого водоснабжения и для промышленных предприятий
- •Совершенные водохозяйственные системы. Эксплуатационные требования к водохозяйственным объектам и сооружениям
- •Эксплуатация водозаборных узлов, насосных станций и гидроэнергетических систем.
- •Эксплуатация каналов и сооружений на них. Эксплуатация систем водоподготовки и очистки поверхностного стока.
- •Паспортизации и инвентаризация основных фондов. Определение ежегодных затрат на проведение эксплуатационных мероприятий.
- •Состав специальных оросительных систем. Основные задачи эксплуатации и технология их реализации
- •Реализация планов системного водораспределения на оросительных системах.
- •Методы и способы осушения избыточно увлажненных земель. Состав и характеристика осушительных систем.
- •Системные планы регулирования водного режима в весенний и летний и периоды. Обеспечение эффективной работы осушительно-увлажнительной системы.
Системные планы регулирования водного режима в весенний и летний и периоды. Обеспечение эффективной работы осушительно-увлажнительной системы.
Осушительно-увлажнительные системы осуществляют двойное регулирование режима влажности. При осушении крупных массивов с достаточно ровным рельефом устраивают систематический дренаж, в котором закрытые дрены (в осушительно-увлажнительных системах — дрены-увлажнители) располагают параллельно друг другу равномерно по всей осушаемой площади.
На территории со значительными уклонами (более 0,005) применяют поперечную схему дренажа для перехвата грунтового потока. Дрены располагают под острым углом к горизонталям местности. Длина их 200...250 м, диаметр 50...75 мм.
При небольших уклонах осушаемой поверхности (менее 0,005) дрены размещают по продольной схеме - в направлении уклона, используя естественный уклон местности для самотечного отвода избыточной воды. Диаметр дрен в этой схеме 75 мм, длина дрен 50...200 м (меньшие значения соответствуют меньшим уклонам). Расстояние между дренами (10... 50 м) рассчитывают в зависимости от фильтрационных свойств грунта и интенсивности инфильтрационного питания.
При сложном рельефе местности прокладывают выборочный дренаж. Дрены здесь прокладывают по наиболее низким отметкам местности в соответствии с расположением и конфигурацией локальных участков осушения. При грунтово-напорном водном питании минимальная глубина заложения дрен должна быть 1,5...1,8 м.
Вертикальный дренаж применяют при грунтовом и грунтово-напорном водном питании, а также на землях, постоянно подтапливаемых со стороны водоемов и водотоков (на польдерах). Он состоит из дренажных скважин, проводящей и оградительной сетей, и его разделяют на систематический, выборочный и комбинированный. Вертикальный дренаж целесообразно устраивать при толще водонасыщенных песков не менее 20...25 м и коэффициенте фильтрации 15...20 м/сут и более, т. е. при проводимости дренируемой толщи не менее 300...500 м/сут. При наличии гидравлической связи с нижележащими водоносными горизонтами вертикальный дренаж можно применять при меньшей мощности верхнего водоносного горизонта— 15...20 м.
Ограждение от поступления делювиальных, грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора осуществляют с помощью оградительной сети нагорных и ловчих каналов.
Нагорные каналы применяют при намывном делювиальном типе водного питания. Их располагают, как правило, по верхней границе осушаемых земель (на верхней части склона). При прохождении трассы нагорного канала через пашню или пастбище вместо открытого канала устраивают закрытый собиратель.
Ловчие каналы (или дрены) применяют для перехвата и понижения уровня грунтовых и грунтово-напорных вод, поступающих с водосбора. Прокладывают их в зоне выклинивания (в виде родников), а при грунтово-напорном типе водного питания — вдоль линии наибольших пьезометрических напоров. Ловчий канал должен быть заглублен в подстилающие хорошо водопроницаемые водоносные грунты не менее чем на 0,5 м.
Защиту земель от затопления водами рек, озер, водохранилищ или регулирование затопления проводят при намывном аллювиальном типе водного питания, улучшая состояние русла реки или обваловывая осушаемую территорию. Для этого устраивают затопляемые или незатопляемые дамбы, которые превращают эти территории в польдерные системы .
Защиту земель от подтопления водами рек, озер, водохранилищ и др. при грунтовом типе водного питания осуществляют строительством берегового дренажа. При необходимости возможно Устройство систематического закрытого дренажа.
Подпочвенное увлажнение применяют при грунтовом типе водного питания на легководопроницаемых грунтах значительной мощности. Подпочвенное увлажнение разделяют на предупредительное и увлажнительное.
Предупредительное увлажнение, или шлюзование каналов-осушителей, заключается в заблаговременном перекрытии осушительной сети щитами шлюзов с целью максимальной аккумуляции грунтовых вод и атмосферных осадков на осушаемой территории. Шлюзы закрывают весной сразу после окончания посева сельскохозяйственных культур, а открывают только в периоды выпадения интенсивных дождей и в конце вегетации. Однако как самостоятельный вид увлажнения он малоэффективен. Предупредительное шлюзование применяют на массивах с ограниченной водообеспеченностью, при отсутствии источников орошения и на польдерных системах.
Увлажнение, или шлюзование с искусственной подачей поды в осушительную сеть, применяют при наличии источника орошения, имеющего необходимое количество воды. Регулирующая осушительная сеть здесь работает не только в режиме осушения, но и в режиме увлажнения.
Дождевание используют на местности со слабопроницаемыми почвами и грунтами. При дождевании оперативно регулируется водно-воздушный режим в корнеобитаемом слое, повышается влажность в приземном слое воздуха, снижается его температура. Предпочтение отдают подвижной дождевальной технике: полосовым шланговым дождевателям, «Волжанке», ДДА-100МА, ДДН-100 (ДДН-70).
Увлажнение дождеванием применяют на овощных и кормовых культурах, в садах, на культурных пастбищах.
Поверхностное самотечное увлажнение проводят в основном весенними паводковыми водами. Оно обеспечивает увлажнение и обогащение почвы кислородом и питательными веществами, поступающими с водосбора вместе с паводковыми водами, повышает их температуру.
Продолжительность затопления распаханной площади в большинстве случаев составляет 6...10 сут, луговых трав - 10...60 сут.
При эксплуатации осушительных и осушительно-увлажнительных систем выполняются следующие работы:
подготовка систем к весеннему паводку и пропуск его;
систематическая очистка русл и берм каналов от посторонних предметов, завалов и растительности;
ремонт поврежденных участков каналов;
очистка от наносов отверстий мостов, труб-переездов и смотровых колодцев;
ремонт сооружений на открытой и закрытой сети;
систематическая промывка закрытых дренажных линий;
проведение поливов и обслуживание оросительной сети;
ремонт дорог, дамб;
проведение агромелиоративных мероприятий и т. д.
Наиболее трудоемкими работами при эксплуатации осушительных систем являются окашивания каналов, проводимые ежегодно, а также очистка каналов от наносов при текущих ремонтах, проводимых один раз в два-три года. Там, где невозможно применять механизмы, работы по уходу за осушительной сетью выполняются вручную.
Основные особенности проведения эксплуатационных работ на осушительных и осушительно-увлажнительных системах, которые необходимо учитывать при их планировании и организации, следующие:
1. Ряд эксплуатационных работ, таких, как удаление нежелательной растительности со дна и откосов каналов, откосов дамб, пропуск паводков, проведение агромелиоративных мероприятий и т. п., должен проводиться в строго ограниченные сроки, связанные с их сезонностью, а также с проведением сельскохозяйственных работ. Поэтому необходимо тщательно планировать сроки проведения работ, увязав их календарный график со всеми факторами (сезонность, график сельскохозяйственных работ и др.).
2. Применяемые на осушительных системах каналы разнообразны по глубине и другим параметрам, их удельное протяжение зависит от способов осушения и других факторов и колеблется в пределах 20—40 м на гектар при осушении закрытым дренажем и 100—200 м при осушении открытой сетью каналов. Иногда каналы имеют крепление в виде железобетонных лотков, плит или стенок различных конструкций в нижней части русла. Часть каналов имеет постоянный ток воды. С учетом этих особенностей при организации производства работ и подборе механизмов (каналоочистителей, косилок) необходимо согласовывать их технические характеристики, учитывая при этом их удельную протяженность и наличие воды. При наличии крепления каналов в виде стенок на подошве откосов и одерновки нижней части откоса принять меры по их сохранности при очистке от наносов; предусмотреть выполнение работ вручную в тех местах, где их невозможно механизировать, например нижней части откосов глубоких каналов и сооружений, очистку от наносов железобетонных лотков на дне канала и др.
3. При текущих ремонтах непременным условием является то, что при очистке от наносов не должны затрагиваться устоявшиеся (одернованные) откосы канала.
Воду для дополнительной подачи на польдерный массив берут из водохранилищ или соседних рек. На польдерных осушительно-увлажнительных системах водный режим регулируют в основном путем нормированной откачки осушительными насосными станциями избыточных вод и увлажнения польдерных земель подпочвенным способом.
Уровни воды в каналах польдерных систем не зависят от уровней воды в водоприемнике. Для уменьшения высоты перекачки воды на польдерах устраивают неглубокие, но широкие и сравнительно короткие осушительные каналы с минимально допустимыми уклонами. Чтобы не происходило разрушения откосов каналов при частом понижении уровня воды в них (при откачках), скорость понижения уровня воды не должна превышать в каналах проходящих:
в пылеватых песках, 10...20 см/сут,
в среднезернистых песках 60...70 см/сут.
Для уменьшения максимальных расходов воды, перекачиваемой осушительной насосной станцией, рядом с ней устраивают неглубокий аккумулирующий бассейн (аванкамеру).
Объем откачиваемой с польдера избыточной воды определяют из уравнения водного баланса
Wотк = Wос +Wпов + Wгр + Wф - Wисп - Wсам,
где Wос. - атмосферные осадки, м3; Wпов — поверхностные воды, поступающие с водосбора, м3; Wгр — грунтовые воды, дренируемые дренажно-коллекторной сетью, м3; Wф— фильтрационные воды, поступающие из рек и водохранилищ, м ; Wисп — суммарное испарение (водопотребление), м3 ; Wсам — вода, отводимая с польдера самотеком, м3.
Объемы откачиваемой воды зависят от типа польдера и взаимосвязаны с модулем откачки.
Основные типы польдеров - незатопляемые (зимние) и затопляемые (летние). Последние разделяются на польдеры низкого и высокого уровней. Польдеры низкого уровня располагаются в дельтовой части поймы. Отметки их поверхности превышают меженный уровень воды в водоприемниках не более чем на 1 м,
Польдеры высокого уровня расположены выше по течению реки. Отметки их поверхности превышают меженный уровень воды в водоприемниках на 1...3 м. Поэтому на них или на их части в отдельные периоды года проводят самотечный сброс избыточных вод.
Управление работой насосных станций на польдерных системах. Режимом работы насосных станций управляют по заданным уровням в аванкамере или по заданным уровням грунтовых вод. В обоих случаях основной критерий режима — необходимая норма осушения.
При управлении режимом по уровням воды в аванкамере устанавливают эксплуатационные (расчетные) уровни по отдельным периодам в зависимости от нормы осушения. Для каждого периода определяют два эксплуатационных уровня: верхний, обеспечивающий необходимую норму осушения, и нижний — рациональный режим работы насосов. Разность этих уровней представляет собой высоту призмы сработки воды в аванкамере насосной станции. При верхнем уровне откачки включают насос наименьшей подачи. Если при этом уровень воды в канале не снижается, а, наоборот, поднимается, включают второй и последующие насосы. Наименьшая продолжительность цикла работы при ручном управлении насосной станции 6...12 ч. Строгое соблюдение режима работы насосной станции по эксплуатационным уровням возможно только при автоматическом управлении работой насосных агрегатов. В качестве первичных элементов, фиксирующих эксплуатационные уровни воды, применяют электродные или поплавковые датчики. Их устанавливают в металлических трубах диаметром примерно 250 мм. Полости труб имеют прямое сообщение с водой в аванкамере через нижний торец или перфорацию нижней части.
При работе польдерных осушительно-увлажнительных систем в режиме увлажнения эксплуатационные уровни устанавливают для условий подачи воды. При управлении режимом работы насосных станций по заданным уровням грунтовых вод применяют датчики уровня грунтовых вод и датчики уровня воды в аванкамере. Датчики уровня грунтовых вод фиксируют его оптимальное положение в зависимости от фазы развития растений. Датчики уровня воды в аванкамере предназначены для согласования режимов откачки и подачи воды с притоком воды в регулирующий бассейн и инертностью динамики грунтовых вод.