Зрошувальні меліорації.  Загальні відомості

Зрошення сільськогосподарських культур - це штучне поповнення недостачі природної вологи в грунтах для забезпечення високих і сталих врожаїв сільськогосподарських культур. Застосовується зрошення на територіях, де середня багаторічна кількість опадів не перевищує 400 мм на рік, тобто в зоні недостатнього та нестійкого природного зволоження. Зрошення сільськогосподарських культур характеризується режимом зрошення.

Режим зрошення — це строки і норми поливів сільськогосподарських культур.

Основними технічними показниками зрошення є зрошувальна та поливна норми.

Зрошувальна норма М, м ³ /га, — кількість зрошувальної води, яка подається на один зрошуваний гектар за весь період поливу (вегетації) сільськогосподарських культур, і виразити її можна такою залежністю:

М=т · п,                 (5.19)

де т - поливна норма, м³/га; п - кількість поливів за весь період зрошення       (п = 2...5).

Зрошувальна норма складає від 2,5 до 25 тис. м³/га, останнє число — це зрошувальна норма для рису.

Поливна норма m, м 3/ га, - це кількість зрошувальної води, яка подається на один зрошуваний гектар за один полив. Її можна визначити за залежністю

т= 100 Н α(γ₀ – γ₁),                (5.20)

де Н - активний шар грунту, тобто глибина розповсюдження кореневої системи і, отже, глибина, на яку слід промочити грунт, м.

Глибина промочування для більшості сільськогосподарських культур складає 0,25...0,8м; α - середня щільність активного шару грунту, т/м³;  γ₀ - оптимальна вологість активного шару грунту, у процентах від маси сухого фунту, відповідає 90... 100% найменшої вологоємності; γ₁ - вологість активного шару грунту перед поливом, у процентах від маси сухого грунту. Величина поливних норм коливається в межах 400...1200 м³/га.

Строки поливів встановлюються декількома методами: у відповідності з фазами росту й розвитку рослин; на підставі візуальних спостережень за станом грунту й зовнішнього вигляду рослин; на підставі даних дорадчої системи. Останній метод є найбільш досконалими і полягає у тому, що строк і норма чергового поливу встановлюються за даними електронно-обчислювальної машини (ЕОМ), для чого в неї вводяться відомості про фактичний стан вологості фунту на певну дату, фактичні та прогнозні дані про стан природних опадів, а також дані про фази росту й розвитку рослин.

Як приклад - для озимих кількість поливів складає 2...4, і проводяться вони у фазах початку трубкування, виколошування й наливу зерна.

Найбільш розповсюдженими способами поливу сільськогосподарських культур є дощування і поверхневий полив, менш розповсюдженими є внутрішньогрунтове, краплинне та дрібнодисперсне.

Дощування - це спосіб поливу, при якому зрошувальна вода розосереджується по полю у вигляді штучного дощу. Здійснюється воно за допомогою дощувальних установок та дощувальних машин (ДМ).

Застосовується дощування для поливу всіх сільськогосподарських культур. Цей спосіб поливу має ряд переваг, а також і недоліків.

Позитивним у цьому способі є високий рівень механізації й навіть автоматизації поливів, можливість застосування його на площах без обмеження похилу поверхні поля і багато інших переваг. Та все ж цей спосіб має й недоліки - це, по-перше, велика енергоємність його, руйнування структури поверхневого шару грунту з утворенням ґрунтової корки по всій поверхні зрошуваного поля, втрати води на випарювання в повітрі з дощової хмари (до 18...20%) та ін.

Поверхневий полив - це спосіб поливу, при якому зрошувальна вода розосереджується по полю по поливних борознах або смугах. Це стародавній спосіб поливу, хоча він малорозповсюджений.

Поливні борозни - це V-подібні вирізи в грунті, рухаючись по яких, поливна вода всмоктується в грунт.

Застосовується такий полив для просапних культур, у міжряддях яких борозни нарізаються культиваторами, обладнаними борознорізами (аричниками) (рис. 5.42). Полив по борознах застосовується на ділянках з похилом 0,02... 0,03. Перевагою цього виду поливу є те, що під шаром води знаходиться тільки 20...30% поверхні грунту, а решта залишається в пухкому стані. Недолік поливу по борознах – він майже не механізований.

 

 

 

Поливні смуги - це смуги, зроблені вздовжпосівів шляхом обмеження їх з двох сторін земляними валиками, які нагортаються одночасно з посівом сільськогосподарських культур.

Таким чином, цей вид поливу застосовується для культур суцільного посіву (зернових). Полив здійснюється шляхом напуску води в смуги з тимчасових зрошувачів.

Здійснюється зрошення за допомогою зрошувальних систем.

 Зрошувальна система та її елементи

Зрошувальна система - це водогосподарське підприємство, яке складається з водозабірної споруди, магістральних і внутрішньогосподарських каналів чи трубопроводів, гідротехнічних споруд, насосних станцій, водорозподільної мережі, засобів поливу сільськогосподарських культур та експлуатаційних дільниць з експлуатаційним персоналом на чолі з управлінням зрошувальної системи. Підпорядковані зрошувальні системи Державному комітету України з питань водного господарства і меліорації та обласним управлінням з цих питань. Прикладами зрошувальних систем є Каховська зрошувальна система, розташована в Херсонській та Запорізькій областях, Північно-рогачицька зрошувальна система, яка охоплює Михайлівський, Веселівський і Василівський райони Запорізької області. Зрозуміло, що вищесказане стосується великих державних систем. Поряд з цим у багатьох господарствах є локальні зрошувальні системи, або ділянки, які є відділеннями цих господарств.

Завданням зрошувальних систем є надійне забезпечення водою зрошуваних земель. Для забезпечення цього у функції зрошувальних систем чи ділянок входить забір води з джерела, її транспортування (подача) і розподіл по зрошуваних масивах (рис. 5.43).

Аналізуючи схему зрошувальної системи (рис. 5.43), слід відзначити, що джерелом води для зрошення в більшості випадків є поверхневі води. Тобто води річок. Для забирання їх у береговій зоні улаштовується водозабірна споруда 2 у вигляді залізобетонного оголовка або затвора, яка забезпечує управління надходженням води до насосної станції та її очищення. Забирається вода із джерела і подається в систему головною насосною станцією (ГНС). Спочатку вода надходить у напірний басейн 5, звідки по магістральному каналу (МК) надходить до відкритих господарських каналів та насосних станцій підкачки (НСП), останні подають воду до дощувальної техніки (дощувальних машин (ДМ)). Дощувальними машинами "Фрегат" і "Дніпро" вода з підземних трубопроводів забирається через гідранти, тобто стояки зі стальних труб, які постають над поверхнею землі.

Машини "Кубань" та ДДА-100 МА забирають воду з відкритих каналів - зрошувачів. Для управління роботою системи на ній робляться, у випадку закритої мережі, засувки, а на відкритих каналах - гідротехнічні затвори. Показана на рис. 5.43 ПНС (перекачуюча насосна станція) призначена для підняття води на більш високі відмітки поверхні землі й робиться на магістральних або великих міжгосподарських каналах.

 

1 - джерело води (водосховище чи річка); 2 - водозабірна споруда; 3 - водопідвідний канал або трубопровід; 4 - напірний трубопровід; 5 - приймальний (напірний) басейн; 6 - регулюючий басейн; 7 - насосна станція підкачки (НСП); 8 - оглядові колодязі з засувками; 9 - гідранти; 10 - водовипуски у відкриті канали чи тимчасові зрошувачі; 11 - кінцеві водоскиди; 12 - дощувальні машини "Фрегат"; 13 - дощувальні машини "Дніпро"; 14-дощувальні машини "Кубань"; 15 - дощувальні машини ДДА-100 МА; 16- межі валової площі зрошувальної системи; ГНС - головна насосна станція: МК - магістральний канал: К-1 - відкритий польовий канал; П.З.-1 і т. д. - постійні зрошувачі для ДМ "Кубань"; Т.З.-1 і т. д. - тимчасові зрошувачі для дощувальних машин ДДА-100 МА; ПНС - перекачуюча насосна станція.

У випадках невеликих зрошувальних ділянок внутрішньогосподарського значення вода забирається невеликими насосними станціями чи установками і подається по каналах чи трубопроводах на зрошувані поля.

Джерела води, водозабірні споруди та магістральні канали (трубопроводи). Основним джерелом води для зрошення є поверхневі води - води струмків, річок і т. ін. Все ж для зрошення невеликих ділянок застосовуються і підземні води. Джерело води повинно бути надійним, а мінералізація її не повинна перевищувати 1... 12 г/л.

Забір води для зрошення з поверхневих джерел здійснюється двома способами - самотічним і механізованим.

Самотічним способом вода здебільшого забирається з водосховищ за умови, якщо це дозволяють відмітки відповідних рівнів води у водосховищі, тобто якщо рівні води забезпечують керування над рівнем води у відповідному магістральному каналі. Водозабірною спорудою у цьому випадку, як правило, виступають затвори, основним конструктивним елементом яких є берегові стояки, бики (опорна частина) та засоби перекриття отворів - плоскі щити, балки, сегменти та інші види (рис. 5.44, а).

 

 

 

а - головна самотічна водозабірна споруда Північно-кримського магканалу (вид з боку Каховського водосховища); 1 - джерело води (Каховське водосховище); 2 — берегові стояки; 3 - бик (проміжний стояк); 4 - плоский щит; б - вузол головної насосної станції (ГНС) Каховської зрошувальної системи (механізований водозабір); 1 - джерело води (Каховське водосховище),  нижній б'єф; 2 - будівля ГНС; 3 - напірні трубопроводи

При механізованому водозаборі вода з джерела забирається за допомогою насосної станції або насосної установки.

На рис. 5.44, б показаний вузол механізованого водозабору.

Магістральні канали - це відкриті штучні русла (водоводи) з трапецеїдальною формою поперечного перерізу, призначені для транспортування води від джерела до місць її відбору безпосередньо на зрошення (рис. 5.45).

У багатьох випадках вода насосною станцією подається в магістральний трубопровід (МТ), з якого потім і розподіляється між господарствами чи зрошуваними ділянками. Улаштовуються МТ переважно із залізобетонних або стальних труб діаметром від 500мм і більше.

 

Міжгосподарська, внутрішньогосподарська та зрошувальна розподільча мережа. Міжгосподарська мережа - це канали, трубопроводи чи лотки, якими вода з магістральних водоводів подається в господарства. Міжгосподарські канали мають трапецеїдальну форму поперечного перерізу, наприклад міжгосподарський розподілювач Р-8 (Р - розподілювач, 8 - номер розподілювача за загальним рахунком вздовж магканалу). На рис. 5.46 показані фрагменти міжгосподарських каналів.

 

 

Проектування та гідравлічний розрахунок каналів і трубопроводів зрошувальних систем. При проектуванні мережі відкритих каналів слід дотримуватися таких вимог: старші канали повинні керувати молодшими, а молодші (при поверхневому поливі) - зрошуваною площею. Канали слід розташувати по найвищих точках зрошуваної території. Канали слід проектувати на витрату води, яка б забезпечила безперебійний і стійкий полив усіх прилеглих до нього зрошуваних земель. Гідравлічний розрахунок каналів здійснюється за методикою, наведеною в п. 1.3.15.

При проектуванні трубопроводів передбачають глибину їх закладення в грунті не менше 0,8 м. Гідравлічний розрахунок трубопроводів здійснюється за методикою, наведеною в п. 1.3.12. При цьому швидкість води в трубопроводах приймається 1,2... 1,8 м/с, але не менше незамулюючої, яка дорівнює 0,8 м/с.

Гідротехнічні споруди на зрошувальних каналах. Це пристрої (споруди), призначені для забезпечення транспортування води через природні чи штучні перешкоди, а також для забезпечення управління роботою зрошувальної мережі.

Вони поділяються на провідні, сполучальні, скидні та регулюючі (підпірні).

Провідні споруди призначені для транспортування води через природні перешкоди (балки, річки та ін.). До них належать дюкери, акведуки і, рідше, тунелі (рис. 5.47).

 

 

Як видно з рис. 5.47, дюкер - це труба, а акведук - це відкритий лоток, як правило, залізобетонний.

Сполучальні споруди призначені для переведення потокуводи на нижчі відмітки на відносно короткій ділянці. До них належать бистротоки, ступеневі перепади і консольні скиди (рис. 5.48).

Сполучальні споруди улаштовуються на каналах з великим похилом дна, при якому виникають недопустимо великі швидкості води.

У цьому випадку канал ділиться на ділянки з допустимим похилом, а на межі цих ділянок будуються сполучальні споруди.

 

 

а - бистротіх; б - стуленевий перепад; в - консольний скид: 1 - вхідний оголовок; 2 - бистротік; 3 - водобійний колодязь; 4 - ступені перепаду; 5 — консоль скиду; 6 - вирва розливу

Скидні споруди призначені для спорожнення каналівта скидання з них зайвої води (рис. 5.48, в).

Регулюючі (підпірні) споруди призначені для регулювання витрат води та її рівнів у каналах. Здебільшого це стінки з отворами, які перекриваються щитом (рис. 5.49).