Основные источники орошения и обводнения - реки.

В зависимости от условий формирования водного режима, а следовательно, характера гидрографа, а также рельефных усло­вий водосбора реки делят на равнинные и горные.

Равнинные реки имеют малые уклоны и занимают более низкое положение по отношению к окружающей территории. Орошение из равнинной реки обычно производится с помощью насосных станций или устройства плотины.

Воды основных равнинных рек (Волга, Дон, Днепр и др.) пресные, содержат мало наносов, питаются за счет грунтовых вод и осадков. Наибольший расход проходит по ним весной в период таяния снегов, когда потребность в орошении незначитель­на. Использовать эти паводковые воды можно путем устройства водохранилищ, вода из которых в летнее время используется для орошения и обводнения. Разновидность равнинных — степные реки. Источником пита­ния для них служат в основном зимние атмосферные осадки. Мак­симальные расходы в степных реках наблюдаются весной, сокра­щаясь до нуля в летний период. Для использования их стока не­обходимо сооружать водохранилища. Горные реки имеют большие уклоны, содержат значительное количество наносов (до 4 кг/м³), питаются за счет снегов и лед­ников, поэтому основной паводок на них бывает в самое жаркое время года - летом, что позволяет наиболее полно использовать их на орошение без строительства водохранилищ.

При орошении из реки с незарегулированным стоком сравни­вают гидрограф реки 85...90%-ной обеспеченности с расходами, необходимыми для орошения. Если в отдельные периоды расходы на орошение равны расходам реки, то обеспечить оросительную систему водой самотеком можно только при плотинном водоза­боре. Если расходы на орошение превышают расходы в реке, то устраивают регулирующие водохранилища или резервуары. В за­висимости от продолжительности накопления воды и последующе­го ее использования регулирование может быть суточным, недель­ным, сезонным (годичным), многолетним.

Суточное и недельное регулирование применяют чаще всего при использовании подземных вод, когда в ночное время воду накапливают в резервуарах или бассейнах, а днем забирают на орошение или водоснабжение. Сезонное или годичное регулиро­вание состоит в перераспределении стока в течение одного года. Для этой цели на реке создают водохранилище, в котором в пе­риод паводка сток полностью или частично задерживается, и используют его в поливной период. Сезонное регулирование приме­няют в том случае, когда годовое потребление воды меньше годо­вого стока расчетной обеспеченности (70...97%).

Многолетнее регулирование стока применяют в тех случаях, когда потребление воды превышает сток расчетной обеспеченности. При этом воду запасают в водохранилище в многоводные годы, а используют на орошение и обводнение в маловодные годы.

При сезонном регулировании стока объем водохранилища при­нимают равным 20...70%, а при многолетнем - 120...170% среднемноголетнего стока.

Регулирующее водохранилище располагают на реке или в сто­роне от нее с питанием речной водой через подводя­щий канал (рис. 2.52). Они могут наполняться по подпитывающему каналу водой весеннего стока реки и водой, стекающей с водосборной площади. Водохранилища, расположенные в стороне от реки, по­лучают только часть речных наносов, поэтому они меньше заиляются.

Рис. 2.52 - Схемы расположения регулирующих водохранилищ:

1 - магистральный канал; 2 - подводящий канал; 3 - подпитывающий канал; 4 - водохранилище

 

Орошение подземными водами.

Орошение подземными водами широко развито в отдельных странах мира. В США подземными водами орошается 40%, а в Индии - 30% орошаемых земель. В СНГ подземными вода­ми поливают около 10% орошаемой площади, в основном на юге Украины, в Армении, Азербайджане, Туркмении.

Подземные воды делятся на верховодку, грунтовые и арте­зианские.

Верховодка - временный водоносный горизонт, образующий­ся на линзах и прослойках слабопроницаемых пород при проса­чивании атмосферных осадков, поверхностных и поливных вод.

Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли во­донепроницаемом или слабопроницаемом водоупоре.

Артезианские воды залегают в водопроницаемых грунтах, за­ключенных между водонепроницаемыми слоями и находятся под напором. В артезианских скважинах уровень воды поднимается выше отметки вскрытия и часто выше поверхности земли. Встре­чаются они чаще всего в предгорных районах и в пределах рав­нинных впадин. Обычно эти воды слабо минерализованы и имеют дебит 25...100 л/с и более.

Качество подземных вод оценивают по их физическим свой­ствам (температура, прозрачность, вкус, запах, цвет, электропро­водимость, радиоактивность), химическому составу (минерализа­ция, содержание ионов НСОз, CI, SO₄, Ca, Mg, Na, реакция воды рН, жесткость, агрессивность, наличие железа, газов, микроком­понентов), содержанию органических веществ и по бактериоло­гическому составу.

Для орошения пригодна вода с температурой не ниже 14 °С.

По минерализации подземные воды делят на пресные (до 1 г/л), слабоминерализованные (1...3 г/л), солоноватые (3...10 г/л), соленые (10...25 г/л), сильносоленые (25...50 г/л), и рассолы (более 50 г/л). По своему химическому составу вода должна быть доступна для растений и не вызывать засоления и осолонцевания почвы. Химический состав определяют с помощью анализов. Пригодность воды для орошения оценивают по общей минерализации, содержанию натрия и соотношению его с каль­цием и магнием.

При использовании для орошения солоноватых и соленых вод их следует разбавлять пресными и поливать только хорошо дре­нированные почвы, применяя промывной режим орошения.

Достоинства использования подземных вод для орошения - получение воды на месте без строительства дорогостоящих водо­заборных и проводящих сооружений. Однако не всегда подзем­ные воды годятся для поливов из-за малого дебита и высокой минерализации. Для орошения пригодны воды с дебитом скважин не менее 15 л/с.

Типы водозабора для орошения зависят от характера подзем­ных вод. В предгорных районах грунтовые воды можно вывести на поверхность с помощью горизонтальных подземных галерей. При залегании подземных вод на
глубине до 40 м устраивают шахтные, а при большей глубине - трубчатые колодцы (рис. 2.53).

Рис. 2.53 - Схемы шахтного (а) и трубчатого (б) колодцев: 1 - шахта; 2 - крепление шахты; 3 - водоносный слой; 4 - водоприемная часть; 5 - водоприемные отверстия; 6 - донный фильтр; 7 - оголовок; 8 - устье колодца; 9 - эксплуатационная колонна; 10 - фильтр (рабочая часть); 11 - отстойник; 12 - надфильтровая труба с сальником

 

Орошение подземными во­дами имеет такие особенности: незначителный дебит скважин; в воде отсутствуют наносы; темпера­тура воды ниже 12°С; водоисточник расположен рядом с орошаемым участ­ком, площадь которого обычно состав­ляет 15...100 га.

Как показал опыт, при орошении подземными водами наиболее целесообразно создавать крупные орошаемые участки пло­щадью 400...600 га. Для более полного использования подземных вод и увеличе­ния площади орошения необходимо устраивать регулирующие ре­зервуары (бассейны) суточного и сезонного регулирования. Если объем воды, который дает скважина или группа скважин, больше объема воды, требуемого для орошения за тот же период, то уст­раивают резервуары суточного регулирования, наполняемые в перерывах между поливами.

Если суточный объем воды из скважины или группы скважин меньше суточного расхода воды, необходимого для орошения, то сооружают резервуары сезонного регулирования.

Регулирующие резервуары позволяют не только увеличить размеры орошаемой площади, но и аэрировать и подогревать под­земные воды перед поливом. При большой емкости регулирующие бассейны превращают в крупные водохранилища годового регу­лирования.

В целях охраны от истощения, восполнения запасов осуще­ствляют искусственное пополнение запасов подземных вод за счет самотечной или напорной инфильтрации.

Самотечная инфильтрация предполагает: затопление обвало­ванной площади; устройство специальных бассейнов с водопро­ницаемым дном и густой сетью мелких каналов; использование русел постоянных и временных водотоков, выработанных шахт, карьеров.

Орошение местным стоком

Местный сток образуется за счет весенних талых и ливневых вод, стекающих с водосборных площадей в потяжины, лощины, балки, овраги и реки, а также в озера и замкнутые понижения.

В обширных и засушливых степях северной части Казахстана, Поволжья, западной степной части Сибири местный сток явля­ется единственным и наиболее надежным источником орошения и обводнения.

Наиболее эф­фективным является комплексное использование местного стока и подземных вод, когда в зависимости от почвенных, гидрологи­ческих условий и рельефа местности создаются пруды и водо­хранилища, осуществляются агротехнические приемы, задержи­вающие местный сток непосредственно на полях, одновременно решаются задачи водоснабжения, обводнения и рыборазведения.

Для этого составляют бассейновые схемы комплексного исполь­зования вод местного стока. При составлении схемы рассчитывают баланс водных ресурсов бассейна на расчетный год. Потребление воды подсчитывают в соответствии с количеством водопотребителей и нормами водопотребления. Приток воды находят гидроло­гическим расчетом. Полезный объем воды, который может быть использован водопотребителями, определяют для конкретных ус­ловий бассейна водохозяйственными расчетами в соответствии с нормами проектирования.

Выбор места для пруда, сооружений и орошаемого участка. Прудом считается водоем, образуемый плотиной, емкость которого не превышает 2 млн. м³. Водоемы, создаваемые плотинами, но имеющие большую емкость, называют водохранилищами; они представляют собой более капитальный комплекс сооружений.

Для проектирования прудов проводят необходимые полевые изыскания. Гидрологические изыскания проводят для выяснения есте­ственного режима водотока, изменения уровней и расходов воды, режима наносов и зимнего режима, определения водосборной пло­щади.

Пруд располагают на небольшом расстоянии от основного по­требителя. При использовании воды для орошения необходимо, чтобы положение створа плотины обеспечивало самотечную пода­чу воды на орошаемый участок. Если самотечный забор воды из пруда невозможен, то положение створа плотины выбирают таким образом, чтобы длина напорного трубопровода, подающего воду от насосной станции к орошаемому участку, и высота подъема воды были наименьшими. В процессе гидрологических расчетов вычерчивают топографическую характеристику водоема (рис. 2.54), определяют потребность хозяйства в воде, характер­ные объемы воды в пруду и соответствующие им отметки уровней, а также сбросной расход.

Рис. 2.54 - Характеристики пруда:

а - основные элементы пруда; б - схема для подсчетов объемов пруда;

в - топографическая характеристика пруда