Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водоснабжение и инженерные мелиорации. Учебное пособие
.pdf
Существует три способа подачи и распределения воды на орошаемых
полях [8,12]:
Первый способ – предусматривает поступление воды в почву и ее
увлажнение сверху.
Второй способ – заключается в распылении воды над орошаемой
площадью в виде дождя при помощи особых дождевальных аппаратов и в
увлажнении не только почв, но и наземных частей растений.
Третий
поверхности, а снизу, по уложенным в земле трубам, и увлажнении почвенного
слоя главным образом за счет всасывающей его способности.
Обычно система орошения состоит из: а) головного сооружения;
б) магистрального канала; в) проводящих распределительных каналов;
г) временной регулирующей сети.
Независимо от территориального расположения в
расход воды на полив должен быть экономичным и соответствовать
потребностям растений с целью создания планируемого урожая. При оценке
потребности растений в воде принято учитывать два важных показателя –
коэффициент транспирации и коэффициент водопотребления.
Коэффициентом транспирации называется количество массовых единиц
воды, транспирированное растением за время его вегетации, пошедшее на
образование
меняются в зависимости от почвенных, климатических и погодных условий.
Для одних и тех же культур транспирационный коэффициент возрастает с
севера на юг и с запада на восток с увеличением засушливости и
континентальности климата.
Коэффициентом водопотребления называют объем воды в метрах
кубических, израсходованный за вегетационный период
который возможен рост и развитие растений) на единицу продукции при
естественной ее влажности. Коэффициент водопотребления изменяется так же,
как и коэффициент транспирации.
Потребность растений в воде в вегетационный период при орошении
удовлетворяется путем подачи воды на поле из водоисточника.
Различают
дождевание, внутрипочвенное орошение, капельное орошение [12].
Увлажнение при поверхностном орошении происходит во время
горизонтального перемещения воды по поверхности поля при вертикальном
просачивании ее гравитационным путем и последующем насыщении почвы по
капиллярам.
Существует несколько видов поверхностного орошения: напуском по
полосам, напуском по бороздам, затоплением.
способ – состоит в подведении оросительной воды не с
оросительных системах
единицы массы сухого вещества. Значения коэффициента
(период года, в
2.3.2. Способы орошения и условия их применения
следующие способы орошения: поверхностное орошение,
71
Поливная полоса – это обвалованная полоса земли, имеющая
продольный уклон, затапливаемая водным потоком с одновременным
просачиванием в почву. Существенное преимущество полива по полосам
заключается в том, что равномерный слой воды в этом случае, покрывающий
поверхность почвы, не вызывает перераспределения солей, их миграции к
неполивным участкам поверхности. Такой полив приводит к перемещению
солей в глубь почвенного профиля.
Поливная борозда – это гидромелиоративная борозда, распределяющая
водный поток с одновременным просачиванием воды через их дно и откосы.
Полив по бороздам является наиболее совершенным (рисунок 2.1). Такой
способ поверхностного полива может быть использован на всех основных
орошаемых почвах, не требует значительных объемов планировочных работ.
Это наиболее экономичный в
отношении затрат воды полив, поскольку
позволяет применять значительно меньшие поливные нормы.
Рисунок 2.1 – Поверхностное орошение с помощью поливных борозд
Полив затоплением происходит путем заполнения водой поливных
чеков (обвалованная часть поливного участка). Площадь чека обычно
составляет 1–50 га. Вода заполняет его слоем 10÷25 см. Полив затоплением –
наиболее древний способ орошения. Преимущество этого способа полива
заключается в его простоте, высокой производительности, а также в том, что он
обеспечивает равномерное покрытие поверхности почвы водой. В
соли равномерно оттесняются в глубокие слои почвенного профиля. Недостаток
этого полива в том, что затопление исключает возможность ранних
вегетационных поливов, применяются высокие поливные нормы, что
обусловливает возможность быстрого подъема уровня грунтовых вод.
72
этом случае
Дождевание – это способ полива растений с применением специальных
машин, обеспечивающих поступление на поверхность почвы оросительной
воды в виде искусственного дождя (рисунок 2.2). Несомненным
преимуществом дождевания по сравнению с поверхностными способами
полива являются полная механизация и автоматизация полива; орошение строго
нормированными и при необходимости малыми количествами воды;
возможность частой подачи воды на
орошаемое поле и полива растений по
суточному дефициту влажности почвы, применение освежительных поливов.
Рисунок 2.2 – Поверхностное орошение методом дождевания
Дождевание позволяет сочетать полив и подкормку растений,
производить внесение ядохимикатов в почву и дефолиацию растений перед
уборкой.
Недостатком дождевания является то, что в ветреную погоду возможен
неравномерный полив и снос поливной воды ветром за пределы орошаемого
участка.
Одно из основных требований к дождеванию заключается в том, чтобы
при поливе не происходило
интенсивность дождя должна зависеть от водопроницаемости почв
(таблица 2.1).
Внутрипочвенное орошение осуществляется по трубам, которые
закладывают под землей на глубинах 50-70 см от дневной поверхности.
Увлажнение в этом случае происходит путем всасывания влаги почвой из
стыков отдельных гончарных труб, из перфорации пластмассовых труб или из
земляных кротовин и ее перемещения по капиллярам. Такой способ орошения
основан на всасывающей способности почвы.
образование луж, и не формировался сток, поэтому
73
Внутрипочвенные оросительные системы отличаются высокой
стоимостью и большим расходом труб. Данный вид орошения неприменим на
засоленных почвах с близким залеганием минерализованных грунтовых вод.
Таблица 2.1
Максимальная допустимая интенсивность дождя
при средних уклонах поверхности, мм/мин
Уклон поверхности
Гранулометрический состав почвы
растениями
Крупный песок однородный 0,85 0,64 0,64 0,44
Крупный песок с компактным
подстиланием
Легкая супесь однородная 0,53 0,34 0,42 0,25
Легкая супесь с компактным
подстиланием
Суглинки однородные 0,34 0,17 0,25 0,13
Суглинки с компактным
подстиланием
Тяжелые суглинки и глины 0,07 0,04 0,05 0,03
0,05-0,08 0,08-0,12
с
0,53 0,42 0,42 0,32
0,52 0,21 0,32 0,17
0,21 0,11 0,17 0,07
без
растений с растениями
без
растений
Капельное орошение – это способ орошения, позволяющий
использовать минимальные объемы поливной воды. Сущность его заключается
в том, что вода по трубам, расположенным на поверхности, над или под землей,
поступает непосредственно в ризосферу (прилегающий к корням растений слой
почвы (2-3 мм) с повышенным содержанием микроорганизмов) небольшими
объемами (капля за каплей) или выплескивается из
специальных капельниц.
Такое орошение широко используют для полива многолетних растений (садов,
виноградников и др.). Малыми расходами (0,9-9,0 л/ч) вода поступает к корням
растений, оставляя сухими междурядья.
Преимуществом является экономичное и строго направленное на
увлажнение ризосферы расходование воды, возможность автоматизации полива
и др.
Одним из существенных недостатков является быстрый выход из строя
капельниц в результате закупорки (заиления) их отверстий.
Условия применения способов орошения. При выборе способов
орошения необходимо учитывать следующие факторы:
Климатические: увлажненность территории, испаряемость, температура
и влажность воздуха, ветровой режим.
Почвенные: гранулометрический состав, влагоемкость,
водопроницаемость, степень засоления, мощность почвенного покрова и
устойчивость почв против водной эрозии.
74
Геоморфологические: уклон поверхности земли и протяженность
склонов.
Биологические: требования культур к режиму орошения, характер
развития растений, технология их выращивания.
Хозяйственные: размещение и специализация сельскохозяйственного
производства, размер полей и виды севооборотов, организация территории,
конфигурация участков орошения.
Водохозяйственные: водообеспеченность оросительной системы,
коэффициенты использования воды, земельного использования и полезного
действия, командование
в точках водозабора, качество, температура и
минерализация оросительной воды.
В таблице 2.2 приведены виды орошения в зависимости от глубины
залегания грунтовых вод и их минерализация.
Выбор способа орошения в зависимости от гидрогеологических условий
Таблица 2.2
Минерализация
грунтовых вод, г/дм
1,5-3,0 1,5-2,2 Дождевание
3,0-5,0 2,2-3,0
5,0-7,0 3,0-3,5 Поверхностное орошение
3
Критическая глубина
залегания грунтовых вод, м
Способ орошения
Дождевание,
комбинированные поливы
2.3.3. Оросительная система и ее элементы
Оросительной системой называется совокупность согласованно
действующих каналов или закрытых трубопроводов и других гидротехнических
сооружений, предназначенных для регулирования водного режима орошаемых
земель и создания в корнеобитаемом слое оптимальной влажности почвы,
способствующей получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Существует несколько типов оросительных систем. Их различают по
следующим
признакам [12]:
1. Сельскохозяйственному использованию (хлопковые, рисовые,
зерновые и др.).
2. Способа забора воды из источника орошения (самотечные и системы с
механическим забором воды).
3. Природным особенностям орошаемых земель (предгорные, долинные,
дельтовые).
4. Видам оросительной сети:
- открытые, применяют в засушливых районах, где орошаются большие
массивы земель;
- закрытые, обычно небольшие по площади и расположены
близко от
источника орошения;
- комбинированные, представляют сочетание открытой и закрытой
сети.
75
В состав оросительной сети входят: водоисточник (естественные
поверхностные и искусственные водотоки, а также подземные воды); комплекс
гидротехнических сооружений и устройств для забора, подачи и распределения
воды по орошаемой площади.
Источники воды для орошения:
- Речные воды, обычно маломинерализованные, мягкие, характерно
большое колебание качества воды во времени, связанное с их загрязнением;
-
Воды озер и водохранилищ, отличаются малой мутностью, высокой
цветностью, наличием планктона летом, низкой минерализацией и малой
жесткостью;
- Подземные воды, их состав определяется минералогическим и
химическим составом водовмещающей, водоносной и водоупорной толщи, а
также современными зональными почвообразовательными процессами.
С севера на юг растет минерализация грунтовых вод и увеличивается глубина
их залегания
- Коллекторно-дренажные воды, отличаются повышенной
минерализацией, и редко могут быть использованы для орошения без
дополнительного разбавления благоприятными для полива речными и
озерными водами;
- Морские воды, могут быть использованы на хорошо проницаемых
песчаных почвах в районах с продолжительными дождевыми зимами, например
в странах Средиземноморского бассейна. В других случаях морская вода
быть использована для полива только после опреснения;
- Сточные воды и животноводческие стоки, в результате воздействия
микроорганизмов, находящихся в почве, происходит естественная очистка
сточных вод и животноводческих стоков, а органические и минеральные
вещества, содержащиеся в них, способствуют повышению плодородия почвы и
урожайности сельскохозяйственных культур.
Устройства для забора, подачи и распределения
– Головное водозаборное сооружение служит для забора воды из
источника орошения в магистральный канал в необходимых количествах и в
нужные сроки;
– Магистральный канал доставляет воду на орошаемые массивы;
– Межхозяйственные каналы доставляют воду, подаваемую
магистральным каналом, между всеми хозяйствами системы;
– Хозяйственные каналы подают воду каждому хозяйству;
– Водосборная и дренажная
площадей излишней поверхностной воды, образующейся при опорожнении
каналов, при авариях, ливнях и др.;
– Главный сборный канал собирает и отводит все сборные и дренажные
воды с оросительной системы.
;
может
воды:
сеть служит для удаления с орошаемых
76
2.3.4. Режим орошения
Распределение поливов во времени с определенными поливными
нормами называется режимом орошения.
Режим орошения зависит от агротехники, биологических особенностей
растений, урожайности, способа и техники полива, почвенно-климатических и
организационно-технических условий.
В понятие орошения сельскохозяйственных культур входит:
Определение для данной культуры общего водопотребления,
оросительной и поливных норм; назначение
сроков полива и согласование
режима орошения с оросительной нормой; составление графика подачи воды на
орошаемый участок и его комплектование.
Существует два способа определения оросительной нормы:
1) аналитический, основанный на определении оросительной нормы для
каждой культуры без выявления сроков и норм полива;
2) графоаналитический, наоборот, предусматривает их определение.
Поливная норма – это количество воды
, которое необходимо для одного
полива.
3
Изменение запасов влаги (м
/га) в активном слое почвы рассчитывают по
уравнению водного баланса:
Е
+ Тр + hст + Ф = О + ΔW + Ег + Wк + М, (2.1)
п
где Е
– испарение с поверхности почвы; Тр – транспирация; hст – сток
п
воды по поверхности почвы; Ф – фильтрация воды вертикальная, ниже
расчетного слоя почвы; О – осадки; ΔW – доступный запас воды в слое
прироста корневой системы; Е
грунтовыми водами; W
– конденсация водяных паров в порах почвы;
к
– подпитывание активного слоя почвы
г
М – оросительная норма.
При правильной организации поливов и высокой агротехнике сток
поверхностных вод h
декадам; Е
= 0 при залегании грунтовых вод на глубину меньше максимальной
г
= 0, Ф = 0, Wк = 0 при расчете динамики влаги по
ст
высоты капиллярного поднятия. С учетом указанных особенностей орошаемого
участка уравнение (2.1) можно записать в следующем виде:
Е = 10 × К
Е = Е
× О + ΔW + М, (2.2)
0
+ Тр, (2.3)
п
где 10 – коэффициент перевода осадков, измеряемых в мм, при расчете
объема воды в м
3
/га; К0 – коэффициент испарения осадков, влияющих на
изменение влажности почвы.
77
Расходную часть уравнения (2.2) составляет суммарное водопотребление
Е, которое вычисляют по формуле А.Н. Костякова:
где К
Е = К
– коэффициент суммарного водопотребления, м3/т; У – плановый
в
× У, (2.4)
в
урожай т/га.
2.4. ОСУШЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ
Осушение той или иной территории достигается при помощи
искусственного понижения уровня подземных вод. Понижение может
осуществляться либо непрерывно в течение длительного времени, либо иметь
кратковременный характер. В первом случае оно достигается при помощи
дренажных сооружений, во втором – при помощи средств строительного
водопонижения.
В качестве водоотводных устройств используются:
а) самотечные каналы (рисунок 2.3) или глухие коллекторы-галереи, вода
из которых поступает в трубчатые колодцы, откуда ведется откачка;
Рисунок 2.3 – Строительство канала для отвода воды
б) всасывающие трубопроводы, непосредственно подключаемые к
насосу, или сифоны, соединенные с приемными резервуарами насосной
станции и снабженные вакуум – насосами;
в) эрлифтные системы, работающие от центральной компрессорной
станции, обслуживающей отдельные ветви трубчатых колодцев,
расположенные в обе стороны от нее.
78
В дренажно-поглощающих колодцах вода отводится непосредственно по
стволу колодца.
Объектом дренажа в промышленном и гражданском строительстве
являются городские территории. Доля городских земель в общем балансе
территорий неуклонно растет в связи с процессом урбанизации, происходящем
во всем мире.
В связи с этим следует предусматривать одновременно с развитием
города мероприятия по
стабилизировать или улучшить геологическую среду. Эти мероприятия должны
быть направлены на регулирование подземных вод, которые являются
основным динамическим фактором, воздействующим на геологическую среду.
Результатом такого воздействия являются проявления опасных инженерногеологических процессов в виде оползней, просадок, набухания и усадок
грунтов оснований, активизация карста, оврагообразования, заболачивания и
прочее
подтопление. В настоящее время в той или иной мере подтоплены практически
все города и тысячи населенных пунктов. Только за 10 лет площади
подтопленных застроенных территорий удвоились, и процесс продолжает
развиваться. Это развитие заключается не только в увеличении площади его
распространения, но и
обстановки.
себе последствия данного процесса.
городской территории, происходит деформация зданий и коммуникаций, а
также ухудшается экологическая обстановка, что приводит к росту
заболеваемости населения.
методы инженерной
Наряду с регулированием уровней грунтовых вод дренажем, применяются и
регулирование поверхностного стока системами дождевой канализации, защита
противофильтрационными завесами, закрепление грунтов, устранения утечек из
систем водоснабжения, канализации, теплосетей, резервуаров и водоемов.
городских территорий связана с
вод, которое способствует формированию городской среды, более качественной
и устойчивой при функционировании селитебных и промышленных зон, а
также при организации взаимодействия городских структур и транспортных
связей между различными планировочными образованиями города. Все это
дает основание рассматривать дренаж как важный элемент системы городской
инфраструктуры.
.
Один из наиболее опасных и распространенных процессов в России –
Город Тюмень относится к тем 1059 городам, которые испытывают на
При подтоплении городов изменяются гидрогеологические условия
Для предотвращения возникновения этих процессов применяются
защиты зданий, сооружений и геологической среды.
Вместе с тем нужно отметить, что главная задача инженерной защиты
инженерной подготовке территорий, способные
в качественном изменении природно-техногенной
регулированием уровенного режима грунтовых
79
2.4.1. Системы и типы дренажей
Основным назначением промышленных и городских дренажей является
длительное понижение уровня подземных вод на территориях действующих
или вновь строящихся промышленных предприятий и городов, в целях общего
благоустройства и оздоровления санитарной обстановки местности,
предотвращения или борьбы с подтоплением подземных сооружений и
коммуникаций, осушения садово-парковых участков, а также
строительных свойств водоносных грунтов в основании сооружений.
При этом, как правило, должна выдерживаться определенная глубина
сниженного уровня подземных вод от поверхности, так называемая «норма
осушения».
Учитывая современные глубины заложения подземных сооружений и
коммуникаций, среднее значение нормы осушения для города с многоэтажной
застройкой и крупными промышленными предприятиями принимают равным
м, а для небольших городов и поселков – около 1,5 – 2 м.
3-4
Традиционно сложилось разделение систем дренажа на береговые,
головные, систематические, кольцевые, пластовые и типов дренажа на
горизонтальные, вертикальные, комбинированные и специальные.
Если рассматривать дренажную сеть в зависимости от фильтрационных
нагрузок (стороннего притока и инфильтрационного питания), то береговой
дренаж нужно рекомендовать при наличии водохранилищ
постоянный подпор, головной – при стороннем притоке со стороны
водораздела, систематический – на территориях с распределенным
инфильтрационным питанием, а локальный (кольцевой, пластовый,
контурный) – на участках сосредоточенной инфильтрации.
Однако инженерная подготовка жилых районов и промышленных зон,
выполняемая в соответствии с требованиями современной планировки и
массовой застройки территории, приводит часто к более сложным
размещения дренажа в плане.
Для жилой застройки более характерно объединение береговых или
головных сооружений с систематическим и кольцевым дренажем, для
промышленных зон – линейных перехватывающих дренажей с кольцевыми или
пластовыми. Это связано с тем, что формирование системы дренажа на
территории городской застройки и в промышленных зонах в значительной
степени зависит от
пространственной композиции.
Управляя режимом грунтовых вод, дренаж воздействует на зону аэрации
(понижая влажность в ней), на поверхностный сток (привлекая воды
атмосферных осадков в подземный сток), на грунты оснований сооружений
(уменьшая в них влажность и исключая скрытое подтопление) и на почвы
(создавая в них благоприятный
плодородие).
архитектурно-планировочной структуры и от
водно-воздушный режим, обеспечивающий их
улучшения
, формирующих
решениям
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]