Ю мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых земель, поддержанию систем в работоспособном состоянии, их совершенствованию, инженерно-мелиоративному мониторингу

Вид материала

Содержание

Эксплуатационная гидрометрия и учет воды на гидромелиоративных системах
Организация службы эксплуатации гидромелиоративных систем
Техническое обслуживание и ремонтные работы на гидромелиоративных системах

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8

Эксплуатационная гидрометрия и учет воды на гидромелиоративных системах

Учет воды на гидромелиоративных системах необходим для технически грамотной организации водопользования и водораспределения. Систематический и точный учет воды на системах – это одно из главных условий ее экономного использования. Различают два вида водоучета: технологический и коммерческий.

Технологический водоучет осуществляют в целях оперативного управления и контроля за использованием и распределением водных ресурсов между водохозяйственными системами, хозяйствами-водопользователями и бригадными участками.

Коммерческий водоучет проводят с целью определения количества воды, взятого из источника орошения и поданного потребителю в заданные сроки и заданным расходом.

Для учета воды создают сеть водомерных гидрометрических постов. На гидромелиоративных системах их размещают на источниках орошения около водозаборного сооружения; в голове магистрального канала; на крупных межхозяйственных каналах в местах вододеления; в точках выдела воды хазяйствам-водопользователям; в точках выдела воды на отделения, севооборотные и бригадные участки; на сбросных каналах; в устьях дрен и коллекторов.

Классификация водомерных постов

Посты	Место оборудования	Выполняемые функции
Опорные	На источниках орошения	Определение и учет водных ресурсов, изучение режима источника
Главные	На магистральных каналах	Учет забора воды в систему, водораспределение
Распределительные	На распределительных межхозяйственных каналах	Учет забора и распределения воды
Хозяйственные	В точках выдела воды хозяйствам	Нормирование и контроль водоподачи в хозяйства, учет воды
Внутрихозяйственные	На распределительной и поливной сети	Водораспределение
Контрольные	На магистральных и распределительных каналах	Наблюдение и контроль за уровнями воды, градуировка измерительных устройств, определение КПД
Сбросные	На сбросных каналах	Учет неиспользованной воды
Дренажные	На коллекторно-дренажной сети	Учет дренажного стока воды
Специальные	На различных каналах	Исследовательские, изыскательские и др работы

Водомерные посты объединяют в две большие группы: балансовые и оперативного учета воды. Функции балансовых постов выполняют главные головные, распределительные головные, хозяйственные и сбросные посты. Эти же функции выполняют главные транзитные и распределительные транзитные посты в том случае, если их располагают на границах районов или областей. Остальные водомерные посты – посты оперативного учета воды.

Для нормального водоучета на межхозяйственной оросительной сети нужно иметь 6…9 постов в расчете на 1000 га, а на внутрихозяйственной оросительной сети – 10…15 постов. Водомерные посты оборудуют техническими средствами водоучета водомерными устройствами.

Измерения расходов воды на гидромелиоративных системах основаны на принципе косвенных измерений. Непосредственно измеряют обычно не расход, а скорость движения воды и площадь поперечного сечения канала или трубопровода, а также напор или потери напора.

Водомерные устройства обычно состоят из потокоформирующей и информационной частей (оборудования и приборов для измерения уровня воды, перепада уровней или напора в измерительных сечениях потокоформирующей части), вспомогательных устройств (успокоительных колодцев, шкафов для размещения измерительного оборудования.

Водомерные устройства делят на четыре типа: водомерные устройства со специальными потокоформирующими частями (водосливы, пороги, лотки, насадки); электромагнитные и акустические водомерные устройства (индукционные, ультразвуковые расходомеры); скоростные водомерные устройства (участок водовода с гидродинамическими трубками); гидравлические водомерные устройства (гидравлические стабилизаторы расхода);

Тип водомерного устройства или потокоформирующей части выбирают в зависимости от измеряемого расхода воды и места его измерения.

В информационной части водомерных устройств используют серийно выпускаемые комплектующие приборы и измерительное оборудование. На гидромелиоративных системах для измерения гидравлических параметров применяют следующие типы приборов и оборудования: уровней воды на открытых водоводах – уровнемеры и уровнемерные рейки; локальной скорости потока воды – гидрометрические вертушки, гидродинамические трубки, индукционные и ультразвуковые скоростемеры; перепада давления на напорных водоводах – дифманометры и пьезометрические трубки; стока воды – стокомеры; величины открытия затворов на гидротехнических сооружениях – датчики положения затворов, штриховые меры длины.

Типы и конструкции водомерных устройств выбирают в зависимости от условий их применимости, типа водовода, размеров и формы поперечного сечения водовода, расхода и скорости воды, наличия в воде наносов и плавающего мусора.

Открытые каналы и сооружения с расходом воды более 10 м³/с применяют в основном два типа потокоформирующих устройств – градуированные каналы и градуированные гидротехнические сооружения. Градуированный канал представляет собой прямолинейный облицованный бетоном, плитами и другим материалом участок канала с гидрометрическим мостиком или другим средством переправы и уровнемером для определения глубины воды в канале.

В качестве градуированных гидротехнических сооружений используют нерегулирующие и регулирующие гидротехнические сооружения, в том числе стабилизаторы и автоматические регуляторы расхода воды, которые отвечают условиям водомерности.

Основные достоинства градуированных участков каналов и сооружений: отсутствие дополнительных гидравлических сопротивлений в потоке, недостатки: большая трудоемкость работ по их градуировке и поверке, невысокая точность измерений в условиях подпорно-переменного режима движения воды и недостаточная оперативность учета воды.

Общая формула расхода, м³/с, воды, пропускаемого сооружением при несвободном истечении: _____

Q = µω √2g∆h

µ - коэффициент расхода;

ω – площадь отверстия сооружения, через которое протекает поток, м²

g – ускорение свободного падения, м/с²

∆h – действующий напор, м

Значения ω и ∆h определяют непосредственными измерениями. Для тарировки сооружения в верхнем и нижнем бьефах устанавливают рейки. В отводящем канале оборудуют гидрометрический створ для нахождения расходов воды при разных напорах.

На градуированных участках каналов и трубчатых регулирующих сооружениях можно использовать ультразвуковые расходомеры. Принцип действия их основан на изменении скорости распространения ультразвукового сигнала в движущейся среде.

Для наблюдения за изменением уровня воды в открытых каналах применяют уровнемеры. Наиболее распространенный из них – рейка водомерная РГ-01. по шкале рейки наблюдают за изменением уровня воды.

Открытые каналы и сооружения с расходом воды 1…10 м³/с применяют в основном типы потокоформирующих устройств: гидрометрические пороги, гидрометрические лотки, насадки и приставки.

Гидрометрические пороги представляют собой водомерные перегораживающие сооружения со стандартным профилем продольного сечения водосливного гребня – трапецеидальным, прямоугольным или треугольным. Для измерений уровня воды применяют уровнемеры, устанавливаемые в успокоительном колодце.

Общая формула расхода воды, м³/с, для гидрометрических порогов:

_

Q = mb √2g h^3/2

m – коэффициент расхода;

b – средняя ширина потока на пороге, м;

h – геометрический напор над порогом, м

Гидрометрические лотки представляют собой водомерные гидротехнические сооружения с боковым сжатием потока. Состоят из горловины, приемного и отводящего раструбов и оборудуются уровнемером, устанавливаемым в успокоительном колодце.

Насадки и приставки представляют собой водомерные перегораживающие сооружения с отверстием специальной формы, работающие в затопленном режиме истечения.

Каналы и сооружения с расходами воды до 1 м³/с применяют водосливы с тонкой стенкой, гидрометрические пороги и лотки, насадки и приставки, градуированные каналы и сооружения.

Водосливы с тонкой стенкой представляют собой перегораживающие подпорные стенки с вырезанной в них острой водосливной кромкой стандартной формы – треугольной, трапецеидальной, прямоугольной.

Трапецеидальные водосливы с углом наклона боковых граней 14 и 45º (водосливы Чиполетти и Иванова) применяют на каналах трапецеидальной формы с расходами воды соответственно до 0,25 и 1 м³/с, прямоугольные – на каналах и сооружениях прямоугольной формы с расходами воды до 1 м³/с, треугольные – на небольших каналах внутриходяйственной сети и дренах с расходом воды до 0,1 м³/с.

Для проведения измерений водослив оборудуют уровнемером, расположенным в успокоительном колодце.

Расход воды, м³/с, через трапецеидальный водослив Чиполетти при свободном истечении:

Q = 1,86 b h^3/2

b – ширина водослива, м;

h – напор над гребнем водослива, м

водосливы Иванова рекомендуют применять при затопленном истечении через водослив. В этом случае в расчетах необходимо учитывать подтопление. Треугольные водосливы имеют углы выреза 90 и 45º. В этом случае расход воды, м³/с, через треугольный водослив:

Q = 1,4 h^5/2

Трубопроводы диаметром более 1000 мм. На них устанавливают расходомер ультразвуковой многоканальный РУМ-1, позволяющий автоматизировать регулирование подачи воды и телеизмерение расхода.

Трубопроводы диаметром 400…1000 мм применяют в основном ультразвуковые одноканальные расходомеры УЗР-В, электромагнитный расходомер местной скорости ЭРИС, расходомеры с сужающими устройствами.

Ультразвуковые расходомеры УЗР-В устанавливают на трубопроводах диаметром 400…1000 мм. Расходомер измеряют разность частот следования импульсов ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него. Он состоит из двух пьезоэлектрических датчиков, монтируемых на трубопроводе; электронного блока с индикатором расхода и счетчиком, устанавливаемым в помещении, кабеля для подключения датчиков к электронному блоку.

Электромагнитные расходомеры, принцип их действия в том, что в электропроводной жидкости, расход которой должен быть измерен с помощью электромагнита, создается магнитное поле. При протекании жидкость пересекает силовые линии поля и в ней, как в движущемся проводнике, возникает электродвижущая сила, пропорциональная расходу жидкости. Индуктируемая электродвижущая сила снимается электродами и по сигнальным проводам передается в электронный блок. Расходомер ЭРИС измеряет скорость в точке поперечного сечения трубопровода.

Расходомеры с сужающими устройствами устанавливают на трубопроводах диаметром 100…1500 мм. Они состоят из сужающегося устройства, монтируемого на трубопроводе; дифманометра-расходомера, преобразующего перепад давления в унифицированный сигнал; соединительных линий, передающих перепад давления от датчика к дифманометру расходомеру; вторичного прибора, воспринимающего унифицированный сигнал и вырабатывающего сигнал измерительной информации в доступной форме.

Трубопроводы диаметром менее 400 мм, устанавливают электромагнитный расходомер ИР-61, ультразвуковой расходомер УЗОР, тахометрические расходомеры, а также расходомеры с сужающими устройствами.

К тахометрическим расходомерам относятся ВД-180, СВ-1, СТВ-100, СТВ-150. принцип действия счетчика основан на преобразовании гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию на валу крыльчатки.

Организацией и проведение учета воды на гидромелиоративных системах занимается гидрометрическая служба, которая состоит из гидрометристов, наблюдателей гидрометрических постов, регулировщиков сооружений и техников по ремонту водомерных устройств.

Лекция №3

Организация службы эксплуатации гидромелиоративных систем

Производственную и управленческую деятельность по использованию гидромелиоративных систем, т.е. их эксплуатацию, осуществляет эксплуатационная служба.

Главная задача эксплуатационной службы – управление мелиоративными режимами орошаемых или осушаемых земель в оптимальных пределах в целях повышения плодородия почвы и получения высоких экономически обоснованных урожаев сельскохозяйственных культур при экономном использовании водных, земельных, трудовых и энергетических ресурсов и безусловном выполнении мероприятий, предотвращающих отрицательное воздействие мелиорации на окружающую природную среду.

Структура органов управления гидромелиоративными системами зависит от природных и хозяйственных условий региона, а также от территориально-административного деления страны, республики, области.

В Российской Федерации на федеральном уровне управления вопросами эксплуатации государственных межхозяйственных гидромелиоративных систем занимаются Главное управление плодородия почв, мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения.

Основные эксплуатационные организации, непосредственно занимающиеся эксплуатацией государственных гидромелиоративных систем межхозяйственного значения, - управления эксплуатации межхозяйственных мелиоративных систем.

Основные задачи управлений эксплуатации межхозяйственных систем: забор воды и распределение ее между хозяйствами-водопользователями; отвод избыточных вод, поступающих из хозяйств; техническое обслуживание и ремонты межхозяйственных систем, их совершенствование.

Внутренняя структура управлений эксплуатации межхозяйственных систем зависит от функций, которые приходится выполнять. В соответствии с этими функциями в управлениях выделены следующие функциональные отделы: водопользования, оперативного управления поливами, эксплуатационной гидрометрии, ремонтоно-строительный, механизации, автоматики и телемеханики, мелиоративная служба, диспетчерская служба, лаборатория производственных исследований, проектно-сметная группа.

Эксплуатацию внутрихозяйственной системы осуществляет внутрихозяйственная служба эксплуатации. Руководят эксплуатацией внутрихозяйственной системы специалисты хозяйства – инженеры и техники по водному хозяйству и мелиорации.

Многообразие природно-хозяйственных условий, специализации хозяйств, широкая номенклатура поливной техники и различная степень насыщенности хозяйств этой техникой обусловливают различную организацию форм эксплуатации внутрихозяйственных гидромелиоративных систем. В засушливой зоне при площади орошаемых земель в хозяйстве более 2000 га и наличии боле 25…30 единиц поливной техники рациональна собственная внутрихозяйственная служба эксплуатации.

В состав инженерной службы входят: служба главных специалистов, диспетчерский пункт, почвенная лаборатория, аварийно-ремонтная служба, производственно-техническая база, производственные участки по поливу, эксплуатации поливной техники и в внутрихозяйственной оросительной сети. Основу инженерной службы эксплуатации внутрихозяйственных систем составляют бригады или звенья:

- звено по поливу проводит полив сельскохозяйственных культур, принятый режим орошения;

- звено планово-профилактического обслуживания устраняет несложные неисправности машин и передвижных насосных станций;

- бригада аварийного обслуживания оросительных систем в зависимости от числа и дислокации поливной техники может обслуживать один или несколько производственных участков. Оперативно ликвидирует аварии и повреждения поливной техники.

- службу эксплуатации стационарных насосных станций создают в хозяйствах, которые не входят в зону деятельности эксплуатационных управлений. Осуществляет бесперебойную подачу требуемого расхода воды и поддерживает необходимый напор в трубопроводной сети.

Деятельность эксплуатационной службы гидромелиоративных систем определяется производственно-финансовыми планами:

- в перспективном плане предусматривают мероприятия по совершенствованию системы, внедрению новой техники полива, комплексной механизации работ;

- годовой производственный план имеет разделы: межхозяйственный план водопользования, план технического обслуживания и ремонта сети и сооружений, план развития и улучшения системы.

Хозяйственную деятельность управления эксплуатации системы анализируют по использованию запасав воды, эксплуатационным затратам, мелиоративному состоянию земель, объему поступивших в систему наносов и объему очистки, экономическим показателям.

Техническое обслуживание и ремонтные работы на гидромелиоративных системах

Постепенно ухудшаются показатели технического состояния гидромелиоративной системы: увеличиваются износ элементов системы и затраты на техническое обслуживание и ремонты; снижаются расходы воды в каналах и трубопроводах; ухудшается работоспособность поливной техники; уменьшается коэффициент технического использования.

Поддержание гидромелиоративной системы в работоспособном состоянии, своевременное восстановление ее первоначального вида и технических характеристик – одна из основных задач эксплуатационной службы.

На каждой гидромелиоративной системе проводят также периодические обследования и проверки ее технического состояния.

Техническое обслуживание – это комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности гидромелиоративной системы и ее элементов. Оно включает комплекс профилактических мероприятий и устранение мелких повреждений и неисправностей по мере их возникновения. Техническое обслуживание проводят постоянно с определенной периодичностью начиная с момента ввода системы в эксплуатацию.

Ремонт – это комплекс операций по восстановлению работоспособности или исправности гидромелиоративной системы и ее элементов.

Текущий ремонт – это демон, при котором затраты на восстановление объекта составляют до 20% его балансовой стоимости. Основная цель текущего ремонта – поддержание гидромелиоративной системы в работоспособном состоянии и увеличение срока ее службы.

Капитальный ремонт – это ремонт, при котором затраты на восстановление объекта составляют 20…50% его балансовой стоимости. Основная цель капитального ремонта – ликвидация разрушений и восстановление вышедших из строя крупных элементов гидромелиоративной системы, исправление крупных деформаций каналов. Его проводят через определенные промежутки времени, т.е. с определенной периодичностью, которая для разных элементов системы варьирует от 2 до 20 лет.

Аварийный ремонт необходим при повреждениях в результате аварий, паводков и других стихийных бедствий для того, чтобы восстановить работоспособность гидромелиоративной системы.

Работы по техническому обслуживанию и ремонтам каналов, отстойников, коллекторов состоят из систематических наблюдений за их состоянием, защиты от повреждений, заиления и зарастания, очистки от наносов и сорной растительности, ремонта противофильтрационных облицовок и креплений. Надежность работы канала определяется пропуском расчетных расходов воды при проектных скоростях и уровнях без отклонений динамической оси потока от оси канала с четко выраженными берегами и откосами, без заиления и зарастания ложа.

На участках каналов, подверженных оползням и обрушениям, устраивают добавочные бермы или уполаживают откосы.

Для борьбы с сорной растительностью применяют механический, термический, химический и биологический способы.

Состав работ по ремонтам противофильтрационных бетонных и железобетонных облицовок оросительных каналов зависит от их повреждений. При поверхностных волосяных трещинах бетона технологического характера поверхность шпатлюют полимерными композициями на основе фурановых смол.

Состав работ по ремонту и техническому обслуживанию закрытой оросительной сети зависит от материала труб и характера повреждений.

Ремонтные работы на закрытой оросительной сети состоят: из определения дефекта на трубопроводе; отключения поврежденного участка от действующей сети с помощью ближайшей задвижки и опорожнения нижележащего участка трубопровода; исследования дефекта и условий подъезда и доставки машин, оборудования и материалов и др.

Способы ремонта подземных трубопроводов зависят в основном от материала труб и характера повреждений.

Состав ремонтных работ на земляных дам дамбах и защитных валах, работы по текущему ремонту включают: подсыпку земли, заделку трещин, ликвидацию мест контактной фильтрации, ремонт капитальных видов крепления, подсев многолетних трав, восстановление волнозащитных полос кустарника.

Ремонт и техническое обслуживание осушительных систем заключается: в восстановлении проектных размеров и отметок водоприемников, каналов и дорог; очистке водоприемников и каналов от наносов, удалении из них водной растительности и др.

Состав ремонтных работ на осушительных каналах зависит от типа крепления канала и характера повреждений. При малых скоростях движения воды (не более 1,5 м/с) применяют одерновку или залужение дернокрошкой, при превышающих скоростях используют железобетонные плиты.

Состав ремонтных работ на закрытой осушительной сети следующие: ликвидация промоин по трассе коллекторов, очистка и ремонт устьев, замена устьевых решеток, очистка трубопроводов от наносов и ликвидация закупорок, при капитальном – замену и перекладку отдельных труб, очистку трубопроводов, прокладку дополнительных участков или изменение трассы коллектора.

После очистки и ремонта коллекторов большого диаметра приступают к ремонту сооружений на осушительной сети. После ремонта сооружений выполняют ремонт дрен. Горизонтальные дрены очищают тремя способами: сплошной – вскрытие дрен с их перекладкой, пунктирный – вскрытие дрен с прочисткой труб между шурфами специальными приспособлениями, прочистка дрен без вскрытия их.

Для определения перечня каналов и сооружений, подлежащих ремонту, а также видов и объемов ремонтных работ гидромелиоративные системы обследуют работники эксплуатационной службы; оросительные – осенью, после окончания вегетационных поливов, а осушительные – после прохождения паводков. Объемы работ по очистке каналов от заиления определяют нивелировкой. По небольшим каналам выполняют только продольную нивелировку дна канала без съемки поперечников или замеряют поперечные сечения только в характерных местах – через 300…500 м. По результатам нивелировок вычерчивают продольные профили и поперечные сечения существующего состояния каналов и сравнивают их с проектными. В результате определяют объем заиления каналов и устанавливают вид ремонта.

В годовом плане ремонтных рабом указывают сроки их проведения и объемы, а также потребность в рабочих, материалах, механизмах и транспортных средствах с учетом действующих норм.

На оросительных системах ремонтные работы выполняют в осенне-зимний и частично в подготовительный периоды. На осушительных системах текущий ремонт проводят в послепаводковый период, в основном в весенне-летний и осенний периоды и частично в зимний, через весенним половодьем.

На межхозяйственной сети крупные ремонтные работы выполняют подрядным способом по договорам с ремонтно-оросительными и строительными водохозяйственными организациями. На внутрихозяйственной сети ремонтные работы выполняют хозяйственным или подрядным способом.

Очистка каналов от наносов совмещают с очисткой от сорной растительности и производят общестроительными и специальными машинами. Крупные каналы и коллекторы целесообразно очищать одноковшовыми экскаваторами.

Одноковшовые экскаваторы при текущем ремонте каналов могут работать по трем технологическим схемам:

- поперечную разработку применяют при ремонте небольших каналов и водотоков, ширина которых поверху не превышает радиуса копания экскаватора, а средний расход воды в них до 0,2 м³/с.

- двустороннюю поперечную схему разработки используют при ремонте канала с расходом воды более 0,2 м³/с, восстанавливая проектное сечение за два рабочих прохода экскаватора.

- продольную внутрирусловую разработку применяют при следующих условиях: канал проложен в минеральных грунтах или мелкозалежных торфяниках; наносы образованы из слежавшихся, уплотненных минеральных частиц, выдерживающих динамическую нагрузку экскаватора; ширина канала по дну не меньше ширины хода экскаватора; вода в канале отсутствует или уровень ее не препятствует перемещению экскаватора по дну канала. При ремонте по этой схеме требуется экскаватор с рабочим оборудованием дреглайн или обратная лопата, который перемещается по дну русла с устьевой части канала снизу вверх и разрабатывает сечение полностью за один проход.

При работе по береговой схеме обе гусеницы каналоочистителя расположены с одной стороны канала.

При работе по седловой схеме гусеницы каналоочистителя расположены по обеим сторонам канала.

Лотковую сеть очищают предварительную очистку одноковшовыми экскаваторами с обрезиненной режущей кромкой ковша, на втором – окончательно очищают вручную или пуском воды по лотковой сети.

Укрепление откосов и дна каналов. Проводят для предупреждения их деформаций различными способами: посевом многолетних трав, сплошной одерновкой, покрытием бетонными плитами, растительным грунтом, полимерной плеткой, защитной пленкой, защитной пленкой из битумной эмульсии и других пленкообразующих материалов.

Борьба с сорной растительностью на мелиоративных каналах проводят механическими, химическими, биологическими и термическими способами.

При механических способах растительность скашивают косилками или вручную. Первое окашивание в целях наиболее эффективного уничтожения растительности проводят в период цветения, второе осенью.

Химические способы борьбы с растительностью заключаются в опрыскивании гербицидами, обработке отходами местной химической промышленности и нефтяными продуктами. Биологические способы борьбы с растительностью включают затенение каналов древесными насаждениями, обсев каналов многолетними кормовыми травами, использование растительноядных рыб.

При затенении каналов древесными насаждениями используют породы, создающие хорошее затенение.

Залужение дамб и сухих откосов каналов многолетними кормовыми травами вызывает угнетение сорной растительности.

Растительноядные рыбы применяются в борьбе с сорной растительностью на оросительных системах Средней Азии.

Термический способ уничтожения сорной растительности основан на ее открытом сжигании.

Очистка дрен осуществляют гидравлическим и механическим способами.

-при гидравлической очистке дрены без протягивания шланга в ней создают скорость 1…2 м/с и более, достаточную для размыва и выноса отложений; с протягиванием шланга в нее вводят гибкий шланг – водовод, имеющий на конце головку с фронтальными и тыльными отверстиями.

- при механическом способе очистки в дрену вводят комплект быстросоединяемых гибких стержней длиной 10…250 м и диаметром 8…32 мм, приводимых во вращение вручную.

Ремонт гидротехнических сооружений, облицовок и лотков проводят с помощью специальных ремонтных агрегатов АРС-

2Б, РР-11, АУГ-1, АУГ-2.

Blog

Содержание