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

Вид материала

Лекция

Содержание Гидрометрический метод Геофизический метод Объемный метод Балансовый метод Метод меченных атомов Для каналов полигональной и параболической формы 3. Классификация методов борьбы с потерями. Эксплуатационные мероприятия К инженерным мероприятиям 1. 4. Краткая характеристика и условия применения методов борьбы с потерями. Уплотнение ложа оросительных каналов Пропитывание вяжущими Гидроокисные пленки Искусственное оглеение Асфальтовые одежды Противофильтрационные экраны с применением полимерных материалов Поверхностные экраны Мощение каналов камнем 5. Общий коэффициент полезного использования оросительной воды на системе (КИВс). 1. Мелиоративная служба на оросительных системах. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Україна красногвардійська районна державна адміністрація в автономній республіці крим, 567.8kb.
• Аверьянов С. Ф. Вопросы обоснования дренажа орошаемых земель./В сб: Борьба с засолением, 283.68kb.
• Отчет о ходе выполнения программных мероприятий в 2010 году, предусмотренных республиканской, 40.01kb.
• Методика контроля качества поверхностных и дренажных вод на осушаемых землях, 237.99kb.
• Автоматизированные системы мониторинга электропотребления и расчеты режимов электрических, 96.36kb.
• 6. земля Общая площадь сельскохозяйственных угодий Центральной Азии (ЦА) составляет, 424.12kb.
• Ун-т «Дубна». Курс «Компьютерные сети», 488.73kb.
• Ростовский Государственный Университет. Геолого-географический факультет реферат, 80.27kb.
• Реферат по экономической географии и природопользованию тема: содействие устойчивому, 220.51kb.
• О состоянии законодательства в Ульяновской области и некоторых мерах по его дальнейшему, 1799.87kb.

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.

1. 3. Классификация методов борьбы с потерями.
   

Борьба с потерями воды из оросительных каналов состоит из эксплуатационных и инженерных мероприятий.

Эксплуатационные мероприятия борьбы с потерями включают: правильную организацию и проведение внутрихозяйственных планов водопользования и системных планов водораспределения; рациональное распределение оросительной воды; своевременное проведение работ по ремонту и уходу за каналами, гидротехническими сооружениями и др. оборудованием на системах и поддержание их в технически исправном состоянии; правильную эксплуатацию каналов, недопущение работы их при форсированных уровнях и значительных подпорах.

К инженерным мероприятиям борьбы с потерями относятся: рациональное проектирование поперечного сечения оросительных каналов с учетом минимума потерь; уменьшение водопроницаемости грунта ложа оросительных каналов; устройство противофильтрационных покрытий на каналах; применение технически совершенных оросительных систем.

1. 4. Краткая характеристика и условия применения методов борьбы с потерями.

Кольматация – это процесс вмывания глинистых или илистых частиц в поры грунта с помощью фильтрационных токов с целью закупоривания и уменьшения активной порозности грунта.

а) естественная кольматация ложа канала происходит в процессе движения по каналу мутно воды, забираемой из водоисточника.

б) искусственная – осуществляется по специально разработанной методике двумя способами: в движущейся и спокойной воде.

Уплотнение ложа оросительных каналов заключается в создании грунтового экрана по периметру канала механизмами ударного действия. В результате уплотнения уменьшается общая, а также и активная порозность и, как следствие этого, значительно снижается фильтрационная способность грунта ложа канала.

Пропитывание вяжущими проводят с целью уменьшения активной порозности грунта путем заполнения его пор вяжущими материалами. К ним относятся битумизация и нефтевание ложа каналов.

Солнцевание снижает активную порозность грунта путем воздействия на него солей натрия (NaCl и др.) , в результате чего поглощенный комплекс грунта обогащается катионами Na.

Силикатирование состоит в пропитывании грунта ложа канала раствором жидкого стекла. Применяют на незасоленных грунтах и чистых песках.

Гидроокисные пленки – это методы образования на поверхности пленок кальция, магния, гашеной извести.

Грунтополимерные экраны создаются в результате смешивания в необходимых объемах и дозах соответствующих отходов химических заводов, грунта и др. недорогостоящих добавок с целью получения высокопрочного монолитного материала, уменьшающего водопроницаемость грунта до 40 раз.

Искусственное оглеение – метод уменьшения водопроницаемости связных грунтов путем разрушения структурности и повышения их дисперсности.

Бетонные одежды. Сборный железобетон, монолитный бетон, а также железобетонные лотки-каналы получили наибольшее распространение при строительстве и реконструкции оросительных систем.

Асфальтовые одежды как противофильтрационные облицовки на оросительных каналах могут быть как открытые, так и в виде экранов. Асфальтирование состоит в нанесение на поверхность откосов и дно канала асфальтовой массы, состоящей из 80% песка, 10% битума, 10% мела.

Противофильтрационные экраны с применением полимерных материалов по конструктивным особенностям разделяют на четыре типа:

1. Бетонопленочные экраны (облицовки) – конструкции, в которых полимерный противофильтрационный элемент (пленка) защищен слоем монолитного бетона или сборными железобетонными плитами.
   
2. Грунтопленочные экраны – конструкции, в которых пленочный противофильтрационный элемент уложен под защищенный слой грунта.
   
3. Поверхностные экраны – полимерные противофидьтрационные конструкции, укладываемые на поверхность ложа канала без защищенного покрытия.
   

4) Комбинированные экраны – конструкции, выполняемые путем сочетания двух или нескольких типов экранов.

Мощение каналов камнем применяют на горных предгорных системах, обеспеченных местным строительным материалом.

Уплотнение грунтов подводными взрывами применяют для снижения фильтрации в каналах и котлованах с использованием горизонтальных удлиненных разрядов.

Электроискровый метод уплотнения грунтов – формирование высоковольтных разрядов в воде в соответствии с электрической схемой А. А. Юткина.

1. 5. Общий коэффициент полезного использования оросительной воды на системе (КИВс).
   

Оросительная воды, забранная для орошения с/х культур из источника, должна быть доставлена до растения с минимальными потерями. Однако несовершенство конструкций оросительной сети, нарушение технологических процессов по возделыванию культур и недостатки при эксплуатации обуславливают наличие потерь на фильтрацию, сброса различного вида утечек воды. Это сказывается на снижении КПД межхозяйственной и внутрихозяйственной сетей, коэффициента полезного использования воды на полях.

Общий коэффициент полезного использования оросительной воды на системе представляет собой отношение полезного водопотребления с/х культур, необходимого и достаточного для получения требуемой урожайности, к количеству воды, забираемой для этой цели из источника орошения:

η_ос = FE' / W_г

где F – орошаемая площадь системы, га; E' –водопотребление растений на единицу площади системы за минусом используемых естественных ресурсов влаги, м³/га; W_г – объем воды, забираемой на орошение в голове системы за установленный период, м³.

Эффективное использование оросительной воды на полях обеспечивается поведением следующих эксплуатационных мероприятий: рациональным распределением и использованием водных ресурсов согласно оперативным планом полива с/х культур; организацией и контролем за работой водомерных постов; выполнением плана эксплуатационных мероприятий по поддержанию оборудования и поливного инвентаря в рабочем состоянии; обеспечением бесперебойной работы дождевальных и поливных машин; подготовкой специалистов необходимых квалификаций.

Организация орошения с/х культур должна обеспечить эффективное использование оросительной воды, полную ликвидацию сбросов с полей, оптимальную влажность расчетного слоя почвы.

Общий коэффициент полезного использования оросительной воды на системе:

η_ос = ηη_п = ηη_прη_вк


где η – КПД межхозяйственной и внутрихозяйственной оросительных сетей; η_п - коэффициент полезного использования оросительной воды на поле; η_пр – коэффициент продуктивного использования оросительной воды на поле; η_вк – коэффициент продуктивного использования воды.

Улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель.

1. 1. Мелиоративная служба на оросительных системах.
   

Хорошее мелиоративное состояние орошаемых земель обеспечивает получение высоких и устойчивых урожаев с/х культур. Мелиоративную службу на оросительных системах организуют для наблюдения и контроля за мелиоративным состоянием орошаемых земель, и она является частью общей службы эксплуатации оросительных систем. Задачи наблюдений за режимом подземных вод на орошаемых территориях следующие:

- Контроль за мелиоративным состоянием земель с целью сохранения и повышения их продуктивности;

- установление характера и динамики сезонных, годовых и многолетних изменений уровня минирализации, химического состава и температуры грунтовых вод и нижезалегающих напорных подземных вод;

- установление влияния грунтовых вод на водный и солевой режимы и продуктивность орошаемых земель;

- составление баланса грунтовых вод с целью количественной оценки режимообразующих факторов;

- оценка эффективности работы соответствующих конструкций дренажа;

- прогнозы режима подземных вод

- оценка достоверности гидрологических прогнозов и мелиоративных расчетов

- решение различных задач по практической реализации технических и эксплуатационных мероприятий на орошаемых землях водопользователей.

1. 2. Динамика колебаний уровней грунтовых вод.

Динамика колебаний уровней грунтовых вод на оросительных системах зависит от особенностей формирования естественных режимов, подразделяющихся на климатические, гидрологические, подземного притока и смешанные. Наибольшее распространение находят климатические режимы грунтовых вод, которые являются фоновыми и формируются за счет значительных потерт воды на фильтрацию и возникновения «местной напорности» грунтовых вод.

Таблица1.

Генетические типы режимов грунтовых вод в орошаемых районах.

Группы и подгруппы режимов	Удельный вес приходных статей баланса грунтовых вод, %
	Ирригационные воды	Атмосферные осадки	Фильтрация из рек	Подземный приток
Ирригационная группа
Собственно ирригационная	> 75	<10	<10	<10
Ирригационная	50…75	<25	<25	<25
Ирригационная с повышенными осадками	50…75	20…50	<10	<10
Ирригационная с повышенным содержанием фильтрационных речных вод	50…75	<10	25…50	<10
Ирригационная с повышенным подземным притоком	50…75	<10	<10	25…50
Смешанная группа
Ирригационно-климатическая	25…50	25…50	<10	<10
Ирригационно-гидрологическая	25…50	<10	25…50	<10
Ирригационно-подземноприточная	25…50	<10	<10	25…50
комплексная	25	25	25	25

Типы режимов грунтовых вод, кроме глубоко погруженных потоков, подразделяют на классы, свойственные грунтовым водам, в зависимости от примерного отношения дренажного стока к инфильтрационному питанию грунтовых вод, а также отношения дренажного стока к водоподаче на орошение (таблица 2).


Таблица 2.

Классы режима грунтовых вод в орошаемых районах ( по Д. М. Кацу).

Класс режима грунтовых вод	Отношение, %
	Дренажного стока к инфильтрационному питанию дренажных вод	Дренажного стока к водоподаче
Искусственно недренированные площади	0	0
Искусственно-слабодренированные площади	0…35	0…15
Искусственно-среднедренированные площади	35…70	15…30
Искусственно-интенсивно дренированные площади	70	30

1. 3. Причины засоления и заболачивания орошаемых земель.
   

Явления засоления и заболачивания довольно широко распространены в районах орошения. Рассматривая данную проблему, следует различать первичное и вторичное засоление почвогрунтов.

Первичное засоление – это соленакопление в почве под влиянием естественно-исторических, природных процессов, происходящих на данной территории.

Вторичное засоление – процесс ускоренного засоления и превращения незасоленных почв в солончаковые и солончаки в результате искусственного изменения их водно-солевого режима.

Засоление – это процесс накопления вредных солей в верхних горизонтах почвы, обусловленный восходящими водными токами, интенсивностью процессов перемещения и испарения. Восходящие токи определяются капиллярными свойствами почвы и уровнем залегания грунтовых вод. Высота капиллярного поднятия тем больше, чем меньше диаметр капилляра, и, следовательно, зависит от механического состава почвогрунтов. Интенсивность перемещения солей и испарения зависит от концентрации водных растворов и теплового режима почвы. Таким образом, если глубина залегания уровня грунтовых вод меньше, чем высота их капиллярного поднятия, происходит засоление, интенсивность которого определяется степенью минерализации грунтовых вод.

Рассматривая в целом проблему засоления орошаемых земель, следует отметить основные причины, способствующие засолению почвы: высокое стояние уровня высокоминерализованных грунтовых вод на отметках, критических для данной категории грунтов; использование для полива с/х культур оросительной воды, содержащий солей более 1 г/л; несвоевременное проведение всего комплекса агротехнических мероприятий на орошаемых землях, ведущее к обесструктуриванию почвы.

1. 4. Мероприятия по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель.
   

Мероприятия состоят из эксплуатационных и технических. Эксплуатационные мероприятия обеспечивают организацию рационального внутрихозяйственного водопользования и системного водораспределения, значительное сокращение технических потерь на системах и включают: оперативное проведение планов водопользования на основе современных методологических подходов; поддержание всех сооружений, оборудования и других устройств на системах и в орошаемых хозяйствах в технически исправном состоянии; сокращение до минимума транзитных расходов воды по системам; полную ликвидацию технических потерь оросительной воды во всех звеньях систем, а также на полях; сокращение излишнего параллелизма каналов; правильную загрузку работающий оросительной сети; закрытие систем на невегетационный период; улучшение состояния эксплуатационной гидрометрии на системах; улучшение содержания коллекторно-дренажной сбросной сетей.

К техническим мероприятиям относятся: строительство коллекторно-дренажной сети на гидромелиоративных системах; усиление дренирующего действия отдельных участков системы путем устройства дополнительных коллекторов, дрен и др. мероприятий; улучшение потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов в результате их реконструкции с применением прогрессивных, экономически выгодных противофильтрационных мероприятий.

1. 5. Мероприятия по предупреждению и борьбе с засолением и заболачиванием орошаемых земель.

Для борьбы с засолением и заболачиванием орошаемых земель применяют широкий комплекс мероприятий, которые подразделяют на водохозяйственные, агротехнические и агрохимические.

Водохозяйственные мероприятия:

По предупреждению явлений засоления и заболачивания: организация и проведение рационального водопользования; полное устранение причин, вызывающих поверхностное заболачивание орошаемых земель; правильная эксплуатация и содержание каналов, дамб, сооружений и всего оборудования на системе; борьба с фильтрацией из оросительных каналов и повышение их КПД; устранение всех причин, обусловливающих подъем уровня грунтовых вод.

По борьбе с заболачиванием и засолением: строительство водоотводящей, сбросной и дренажной сетей для уменьшения питания грунтовых вод с целью понижения их уровня; проведение промывных поливов сильно засоленных почв как на фоне дренажа, так и без него в зависимости от соответствующих почвенных, геологических и гидрогеологических условий.

Агротехнические мероприятия.

По предупреждению явлений засоления и заболачивания: создание и поддержание комковатой структуры почвы; посев многолетних трав, создающих благоприятные условия для поддержания комковатой структуры почвы за счет понижения температуры и уменьшения испарения влаги почвой.; капитальная и эксплуатационная планировка орошаемых площадей, способствующая равномерному увлажнению и уменьшению пятнистости засоления почв; применение дифференцированного режима орошения с/х культур; применение лесонасаждений вдоль каналов и дорог.

По борьбе с заболачиванием и засолением: проведение глубокой пахоты в общем агротехническом комплексе с целью увеличения влажности верхних слоев почвы и снижения концентрации почвенных растворов; посев солеустойчивых растений (ячмень, тимофеевка и т.д.).

Агрохимческие мероприятия.

По предупреждению явлений засоления и заболачивания: организация и проведение наблюдений за солевым составом почвы, особенно в корнеобитаемом слое; применение в необходимых дозах минеральных и органических удобрений.

По борьбе с заболачиванием и засолением – проведение гипсования почв, особенно солонцовых.