1. Классификация потерь воды на оросительных системах.

Потери воды на открытых оросительных системах включают фильтрацию, технические потери и испарение с водной поверхности. Общие потери оросительной воды, м³/с, на системе:

S₀ = S_ф +S_{т +} Е

Где S_ф – потери воды на фильтрацию, м³/с;

S_т – технические потери, м³/с;

Е – потери на испарение с водной поверхности, м³/с.

Технические потери, м³/с,

S_т = S_мx + S_вx + S_вo + S_пб + S_п + S_ин + S_у + S_и

Где S_мx, S_вx, S_вo, S_пб, S_п – потери на непланируемый сброс соответственно из постоянных каналов на межхозяйственной и внутрихозяйственной сетях, временных оросителей, поливных борозд и орошаемых полей, м³/с; S_ин – инфильтрация за пределы расчетного слоя почвы, м³/с; S_у – утечки через затворы гидротехнических сооружений, кротовины, промоины и др., м³/с; S_и– потери на испарение искусственного дождя, м³/с.

Основные потери воды на открытых оросительных системах приходятся на фильтрацию в дно и откосы канала. При правильной организации службы эксплуатации на оросительных системах технические потери должны быть сведены до минимума , а потери на фильтрацию, которые вызывают дополнительные затраты на увеличение забора воды в систему, повышение пропускной способности каналов и сооружений, мощности насосных станций, ухудшение мелиоративного состояния орошаемых земель и, как следствие, уменьшение урожайности с/х культур и снижение эффективности орошаемого гектара, уменьшены за счет проведения различных мероприятий.

На закрытых оросительных системах технические потери, м³/с,

S_т = S_п + S_ин + S_у + S_и

Где S_у – утечки в закрытой оросительной сети, м³/с.

1.2.Методы определения потерь воды на фильтрацию

Методы определения потерь разделяют на две группы: первая (гидрометрический и геофизический) основана на измерении скорости течения в отдельных точках живого сечения потока и его площади, вторая (объемный, балансовый, точечных фильтромеров, с помощью меченых атомов)- на непосредственном определении потерь.

Гидрометрический метод заключается в определении потерь по разности расходов в двух смежных гидрометрических створах в результате замера площади живого сечения и определения средней скорости движения потока. Применяют его для всех каналов межхозяйственной и внутрихозяйственной сетей. Измеряют потери воды в канале при установившемся режиме его работы и закрытых отводах.

Определение потерь воды на фильтрацию тесно связано с установлением расхода воды в каналах с помощью различных способов и приборов.

Гидрометрический метод определения потерь воды на фильтрацию широко применяют при эксплуатации оросительных систем. Основные условия его применения: определение потерь при закрытых водовыделах; постоянный режим работы канала. Однако эти условия накладывают ограничения на применение этого метода, а также на точность определения потерь, которая зависит от точности определения параметров, определяющих расход, и составляет ±5…7%.

Геофизический метод заключается в образовании в процессе фильтрации воды через пористую среду естественных электрических полей, которые фиксируются различными устройствами.

Объемный метод прост в исполнении, но его можно применять, если канал выключен из работы, что не всегда возможно в практике эксплуатации оросительных систем. Этот метод в основном используют для каналов периодического действия и на крупных каналов при наличии перегораживающих сооружений, в период отсутствия забора воды на орошение. Сущность метода заключается в том, что в канале с перегораживающими сооружениями или перемычками отгораживают один или несколько отсеков, которые в последующем заполняют водой.

Объем, м³, профильтровавшейся воды на участке за время наблюдений:

W = B∆hL ,

Где B – средняя ширина канала поверху за время наблюдений, м.

Объемный метод определения потерь самый точный из всех существующих, точность его определяется точностью замеров уровня воды и ширины канала (отсека) по урезу воды и составляет ± 1…2%.

Балансовый метод определения потерь воды на фильтрацию заключается в подсчете баланса прихода и расхода оросительной воды как на систему в целом, так и на отдельные ее части. Этот метод применим на оросительной системе в целом, а также на отдельных каналах или группах каналов.

Потери воды, м³/см, на фильтрацию вычисляют по формуле М.М.Кабакова:

S = Q_в – ΣQ₀ –ΣQ_с – ΣQ_н , где

Q_в –расход воды в верхнем створе, м³/с; ΣQ₀ – сумма расходов воды в отводах, м³/с; ΣQ_с – сумма сбросов воды, м³/с; ΣQ_н – расход воды в нижнем створе, м³/с.

Метод точечных фильтромеров предназначен для локального определения фактических потерь воды на фильтрацию из каналов как проходящих в земляном русле, так и экранированных.

Метод меченных атомов широко применяют в гидротехнических исследованиях и используют при изменении расходов воды в трубопроводах, утечек из водоводов, изучении движения наносов в реках, измерении плотности и влажности грунта, исследовании процессов фильтрации воды.

При проектировании оросительных систем фильтрационные потери из каналов при условии свободной фильтрации определяют по формулам, м³/с на 1 км длины канала:

Для каналов полигональной и параболической формы:

при b/h < 4 S = 0,0116К_фµ (В+2h)

при b/h > 4 S = 0,0116К_ф (В + Аh)

где К_ф – коэффициент фильтрации грунтов ложа канала, м/сут; В – ширина канала по урезу воды, м; h – глубина воды в канале, м; b – ширина канала по дну, м; µ, А – коэффициенты, пределяемые по специальным таблицам.

Фильтрационные потери, м³/с на 1 км, из облицованных каналов:

S = 0,0116К_S / t [b (h + t) +2h(h/2 + mt/√1+m²)]√1+ m²

Где К_S – коэффициент фильтрации экрана, м/сут; t – толщина облицовки, м; m – коэффициент заложения откосов.