V.3. Техніка і способи проведення осушувальних-зволожувальних і зрошувальних меліорації

Головна причина необхідності додаткового зволоження-внутрісезонна і річна мінливість режиму атмосферного зволоження.

Інша особливість районів з нестійким і надлишковим зволоженням є нерівномірність розподілу стоку. Весняний стік складає близько 70-90%, а стік в період зрошення не перевищує 20% річного. Тому використання стоку річок для зрошення обмежено, потрібно будівництво водосховищ та інших штучних водойм, а також використання підземних вод.

Дослідження водного балансу та динаміки запасів грунтової вологи під різними сільськогосподарськими культурами за вегетаційний період показує, що осушені болота в районах з нестійким зволоженням також потребують зрошення.

Ініціаторами створення осушувальної-зволожувальних систем в нашій країні на початку 70-х років були Б. С. Маслов, В. С. Станкевич, В. Я. Черненок і X. М. Стариков. Основними факторами, що обумовлюють потребу осушуваних боліт у зрошенні, є: 1) нерівномірний розподіл опадів протягом вегетаційного періоду, чергування посушливих і гостро посушливих років, часта повторюваність тривалих бездождіих періодів; 2) перевищення сумарного випаровування над опадами, що має місце не тільки в посушливі, але і в середні за кліматичними умовами роки; 3) зниження рівня грунтових вод у літні місяці на таку глибину, при якій внаслідок невеликої висоти капілярного підняття води в торфі інтенсивність підживлення кореневого шару грунтовими водами не перекриває інтенсивності витрачання вологи з цього шару на сумарну випаровування. У результаті в літні місяці баланс грунтової вологи негативний не тільки в посушливі, але і в середні по метеорологічним умовам роки.

Практика освоєння боліт і заболочених земель в зоні з нестійким зволоженням показала, що їх осушення повинно проводитись за принципом двостороннього регулювання водно-повітряного режиму грунтів. Особливо ефективно таке регулювання на мелких торф'яниках і торф'яно-алювіальних заплавних грунтах. Воно досягається шляхом проведення заходів, що поєднують осушення і зрошення, тобто будівництва осушувальних систем двосторонньої дії (рис. 16).

Залежно від природних умов і господарського використання осушуваних боліт у зоні нестійкого зволоження можуть проектуватися наступні меліоративні системи: а) осушувально-зволожувальні - передбачають повне двостороннє регулювання водного режиму грунту з подачею води ззовні; б) осушувальні - забезпечують часткове регулювання водного режиму грунту з проведенням зволоження тільки за рахунок місцевого стоку; в) осушувальні односторонньої дії - забезпечують тільки скидання надлишкових поверхневих і грунтових вод з осушуваної території

Рис. 16. Осушувальної-зволожувальних система: 1 - регулююча мережа, 2 - зволожувальних колектори, 3 - осушувальні колектори, 4 - водопроводящій канал, 5 - магістральний канал, 6 - водонапірні споруди, 7 - колодязі-регулятори, 8 - водоприймальних колодязі, 9 - насосна станція , 10 - напірний трубопровід, 11 - наливної водоймище, 12 - водоприймач

Заходи по зволоженню осушуваних земель поділяються на запобіжні та зволожувальні. Попереджувальні заходи включають шлюзування в період спаду вод весняної повені відкритих або закритих осушувальних систем і влаштування на осушуваних площах лиманів. Вони повинні затримувати швидке зниження грунтових вод на осушуваної території. Зволожувальних заходи спрямовані на подачу достатньої кількості води в грунт зрошуваного об'єкта в певний час. Способи зволоження підрозділяються на підземні та поверхневі. Підземне зволоження полягає в подачі води з відкритих каналів осушувальної мережі за допомогою шлюзів, Кротова і трубчастого дренажу, спеціальних підвідних каналів-водоводів, а також комбінованими способами. Шлюзи будуються на водоприймача або магістральних каналах. При необхідності шлюзи закриваються, рівень води в магістральних каналах піднімається і вона наповнює все осушувальних систем, просочуючись у грунт і підвищуючи рівень грунтових вод. Для затримання води в закритій дренажної мережі влаштовуються колодязі-регулятори, в яких за допомогою спеціальних щитів або заслінок перекривається водний потік і рівень дренажних вод піднімається на потрібну висоту. Однак слід пам'ятати, що чисте шлюзування - спосіб досить примітивний і не може повністю забезпечити рослинам стандартний водний режим. До того ж закритий гончарний дренаж використовується в якості системи двостороннього регулювання мережі, він швидко заіляется, руйнується і виходить з ладу. Тому зволожувальне шлюзування рекомендується поєднувати з поверхневим зрошенням.

Якщо стоку осушувальної мережі недостатньо для зволоження грунтів, то використовуються додаткові вододжерел, якими служать водосховища, річки, озера, великі магістральні канали, а також підземні води. У шлюзуемую частина вода з водоприймача подається за допомогою водозабору і провідної мережі.

Поверхневе зрошення осушуваних земель проводиться напуском води по смугах, борознах і за допомогою дощування. Дощування рекомендується проводити для зрошення овочів, картоплі та інших сільськогосподарських культур, а також культурних пасовищ. Важливим показником надійності роботи зрошувальної системи є вододжерело, яким можуть бути: ріки, озера, підземні води, поверхневий місцевий стік, стічні води, дренажний сток осушувальних і осушувальних-зволожувальних систем.

У зв'язку з необхідністю раціонально використовувати водні ресурси на польдерах все ширше створюються водообігові системи. Вони дозволяють багаторазово використовувати води без скидання у водоприймачі (рис. 17). При необхідності осушити ділянку затвори на підвідній мережі закривають, а відкривають на осушувальній. Зібрана вода через магістральний канал накопичується в регулюючій ємності насосної станції, звідки перекачується в наливну водойму. У посушливі періоди воду, накопичену у водоймі, подають до дрен-зволожувачів.

Рис. 17. Водообігового система: 1 - водоприймача, 2 - магістральний канал, 3 - дамби, 4 - • насосна станція, 5 - акумулююча ємність, 6 - колодязі-регулятори, 7 - напірний трубопровід, 8 - колектори, 9 - дрени-зволожувачі, 10 - зволожувальних розподільники, / / - водоприймальних колодязі шлюзи-регулятори, 12 - наливної водоймище, 13 - підвідний При виборі джерела для зрошення найбільшу перевагу слід віддавати місцевим стоком.

Загальна характеристика і завдання зрошувальних меліорації.

Значна частина території країн СНД отримує недостатню кількість природної вологи, необхідної для успішного росту і розвитку сільськогосподарських культур. Основне завдання зрошувальних меліорації - забезпечення необхідного водно-повітряного, теплового та поживного режимів грунтів на територіях, які відчувають нестачу вологи, необхідної для отримання високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур. Залежно від вимог, що пред'являються до зрошувальних меліорація, та умов їх проведення зрошувальні меліорації класифікують за трьома основними ознаками: часу дії, способу проведення та цілі зрошення.

За часом дії виділяється: а) регулярно чинне зрошення (самопливні або з механічним водопідйому); б) одноразово чинне (періодичне) - паводкової і лиманних зрошення; в) зрошення водами побудованих обводнітельних каналів або водосховищ.

За способом проведення зрошення поділяється на: а) розподіл води на поверхні грунту (поверхневий полив по борознах, смугах або шляхом затоплення окремих ділянок); б) розпорошення води в повітрі за допомогою дощувальних установок (дощування), зволожуючих не тільки грунт, але й рослини і шар повітря; в) підгрунтове зрошення шляхом подачі по дре, розташованим всередині грунту, і подальшого капілярного підняття її в коренезаселеному шар.

Крім зволожувального, широко поширені спеціальні види зрошення, які мають вузкоцільове призначення. Серед них найбільш відомі: а) угноювального зрошення, яке має на меті постачати грунт і рослини розчиненими у воді поживними речовинами; б) стічними водами, особливо у приміських зонах; в) грунтоочисне (дезінфекційний) зрошення, мета якого - очистити грунт від шкідливих для рослин солей , а також від шкідників і хвороб; г) окисне зрошення, що проводиться для окислення і замулення осушених заболочених грунтів річковими водами; д) утеплювальне зрошення водою більш високої температури, ніж у грунту (дозрівання грунту, сприятливо позначається при боротьбі із заморозками і подовжують вегетаційний період ); е) освежаюче зрошення, здійснюване за допомогою дощувальних машин і призначене для підвищення вологості грунтів і приземного шару повітря.

Складові частини зрошувальної системи. Система зрошення являє собою комплекс споруд, що подає воду на поля в необхідний час і в будь-яких кількостях.

Постійно діюча зрошувальна система складається з наступних елементів: 1) вододжерела; 2) водозабірної (головного) споруди; 3) магістрального каналу або трубопроводу; 4) розподільних провідних каналів або трубопроводів; 5) тимчасової поливної мережі; 6) водовідвідні мережі; 7) споруд на каналах (рис.18).

Рис. 18. Зрошувальна система: / - джерело зрошення, 2 - головне споруда, 3 - магістральний канал (АБ - холосте частина, БВ - робоча частина), 4 - міжгосподарські розподільники, 5 - господарські розподільники, 6, 7 - розподільники ділянок, 8 - тимчасові зрошувачі , 9 - водозабірна мережу, 10 ~ ~ дороги, 11 - арматура зрошувальної мережі, 12 - полезахисні смуги, 13 - допоміжні пристрої Джерелом зрошення зазвичай бувають річки, озера, водосховища, підземні скупчення грунтових вод у вигляді підземних озер чи підземних потоків грунтових вод. Забір води з джерела може здійснюватися греблі або безгреблевим способом залежно від вимог, що пред'являються до водозаборів, а також топографічних і геологічних умов місцевості. Безгреблевий водозабір будується у разі, якщо рівень води в річці перевищує рівень каналу і коефіцієнт водозабору (відношення витрати води, що забирається з вододжерела, до загального витраті води в вододжерело) не вище 0,05-0,10.

Греблеві водозабори бувають різних конструкцій. Як більш досконалі пристрої вони забезпечують повне регулювання води і оберігають зрошувальну систему від затоплення. Якщо для зрошення вода береться з водосховища, то на останньому зазвичай влаштовуються два види споруд: скидні і водозабірні. Скидні споруди представлені водозливу і водоспускамі, за допомогою яких скидають усі надлишкові (паводкові і зливові) води. Водозабірні споруди призначені для забору води з водосховища на зрошення. Вони частіше будуються у вигляді труби, що проходить через тіло греблі і подачі води в магістральний канал самопливом або за допомогою механічного водопідйому.

Джерелом зрошення можуть бути також паводкові води, які затримуються на які підлягають зрошенню ділянках за допомогою пристрою валів або дамб. Таке зрошення називається лиманним. Грунтові води перехоплюються підземними галереями (кяризи) або шахтними колодязями і артезіанськими і виводяться на поверхню. Таке зрошення застосовується в Середній Азії і Закавказзі.

Важливим елементом зрошувальної системи є магістральний канал. Основне призначення його - транспортувати воду від джерела до зрошуваної території. Трасу магістрального каналу рекомендується прокладати по вищим позначок зрошуваного ділянки.

Розташування каналів розподільної мережі ретельно ув'язується з розташуванням зрошуваних масивів, межами землекористувачів і адміністративним поділом території, щоб забезпечувати водою всі господарства, які розташовані на зрошуваних площах, і забезпечити самостійне по-доіспользованіе для кожного району. Траси розподільних каналів пов'язуються з дорожньою мережею, полезахисними смугами, а також з межами поливних ділянок і полів, щоб уникнути їх перетину. Постійні канали трасуючих таким чином, щоб конфігурація поливних ділянок наближалася до прямокутної, причому оптимальні розміри поливних ділянок у зерноводческіх районах становлять 40 - 60 га і більше, у районах бавовницьких напрямки - 20 - 40 га.

До розподільникам приєднуються тимчасові зрошувачі, розташовані всередині поливного ділянки, з яких вода через дрібну поливну мережу подається безпосередньо на поливне полі. Останнім часом для подачі води замість відкритих каналів все частіше застосовуються закриті трубопроводи, лотки та шланги.

Зрошувальні канали з витратою 200 л / с повинні закінчуватися спорудами для скидання води в скидну мережу. Вона призначена для захисту зрошуваних земель від зайвих вод та попередження підйому рівня води в каналі вище певного допустимого горизонту. Канали скидної мережі розташовуються по природним зниженим (тальвегах).

Особливо гостра необхідність у скидної мережі виникає при освоєнні засолених грунтів. У цьому випадку будується система дренажних споруд, за допомогою яких здійснюється відведення промивних вод та опріснення грунтових. Дренажна мережа на зрошуваних засолених грунтах повинна відповідати таким умовам: 1) створювати відтоки грунтових вод і тим самим опріснювати їх; 2) підтримувати на допустимій глибині їх рівень з тим, щоб при капілярному підйомі мінералізованих грунтових вод не відбувалося відкладення солей у верхній частині грунтового профілю.

Поперечні розміри скидних каналів визначаються величиною максимальної витрати і ухилом траси каналу.Для безперебійного функціонування всієї зрошувальної системи необхідно постійно регулювати кількість води, що поступає, її швидкість і напрямок руху. Ця робота виконується спеціальними спорудами на зрошувальної мережі. Серед них виділяються головне споруда, що з'єднує магістральний канал з джерелом зрошування, і арматура зрошувальної мережі, яка включає наступні основні види споруд: регулюють кількість води в різних частинах системи (регулятори і випускні споруди); регулюють горизонти води в зрошувальних каналах (перегороджує, підпірні та водозливні); регулюють швидкість руху води в каналах (перепади та бистротоків); службовці для проведення води каналу через різні перешкоди (жолоби, труби, акведуки); для регулювання змісту наносів у воді (відстійники, які влаштовуються на окремих ділянках каналів). При будівництві зрошувальної мережі особлива увага приділяється лісовим насадженням полезахисних, які сприятливо впливають на кліматичні та грунтові умови. Розташовуються лісові насадження переважно вздовж магістрального і постійних розподільних каналів, а також навколо водосховищ.

Види та способи зрошувальних меліорації. Зрошення може здійснюватися різними способами в залежності від грунтових і кліматичних умов, господарських та технічних вимог, а також допустимих норм поливу. Розглянемо технічні особливості та способи поверхневого зрошення, підгрунтового і зрошення дощуванням (рис. 19, 20).

. Класифікація поверхневих способів поливу:

а - суцільне затоплення,

б - напуск по смугах,

в - полив по борознах,

г - вибіркове затоплення (Штепа, 1975)

Поверхневе зрошення (полив). Заходом, що передує поверхневого зрошення, є вирівнювання (планування) поверхні зрошуваного ділянки. Планування полягає в розпушуванні поверхневого шару, зрізки горбів, засипці знижень і вирівнюванні території. Якщо полив проводиться затопленням, то ділянці надається строго горизонтальне положення, при поливі напуском по смугах або борознах полі планується з деяким ухилом.

Іноді природний ухил місцевості такий великий, що не дозволяє провести вирівнювання. У такому разі спосіб поливу залежить від характеру зрошуваних культур; просапні культури поливаються по борознах, культури суцільного посіву - по затоплених або проточним смугах.

При поверхневому зрошенні існують два способи подачі води в грунт: 1) напуском по смугах та затопленням; при цьому вода розподіляється по поверхні суцільним шаром і надходить у грунт у вертикальному напрямку (вертикальне поглинання води);