РЕКОНСТРУКЦИЯ МЕЛИОРАТИВНОЙ СИСТЕМЫ

 

Реконструкции подлежат осушительные системы или их элементы, в процессе эксплуатации которых установлено, что они не обеспечивают нормативный водный режим из-за:

– физического и морального износа при снижении балансовой стоимости элементов мелиоративной системы более чем на 50% с истечением проектного срока эксплуатации.

– выхода из строя отдельных элементов, обеспечивающих функционирование осушительных и осушительно-увлажнительных систем вследствие заиления и зарастания открытой проводящей сети, создающих подпор в регулирующей сети; заиление полостей дренажных труб песчаными отложениями или заохривания плотными отложениями, не удаляемыми промывками; уменшения глубины заложения дрен;

– разрушения дренажных систем при строительстве дорог и прокладке коммуникаций;

– изменение характеристик почвенного покрова, физико-механических свойств грунтов в результате длительного сельскохозяйственного использования мелиорируемых земель и хозяйственной деятельности, которые привели к значительному снижению водопроницаемости засыпки дренажных траншей;

– достижения предельного состояния сооружения (элемента мелиоративной системы), при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима по условиям аварийной опасности или экономический нецесообразности.

В состав работ и мероприятий по реконструкции осушительных систем следует включать:

– замену открытой осушительной сети на закрытую;

– восстановление открытой осушительной сети;

– восстановление вышедшей из строя и не подлежащей ремонту закрытой осушительной сети;

– сгущение закрытой осушительной сети;

– восстановление и строительство дополнительных элементов мелиоративной системы (каналов, регулирующих и транспортных сооружений, ограждающих дамб, дорог и т.д.);

– природоохранные мероприятия.

Расчет водного баланса мелиоративной системы

При реконструкции мелиоративной системы следует проанализировать методом водобалансовых расчетов необходимость сброса и дополнительного увлажнения почвы в вегетационный период. Если возникает необходимость дополнительного увлажнения, то рационально рассматривать систему двухстороннего регулирования. Для этого существующую систему, в зависимости от почв и положения УГВ необходимо  дополнить водоподпорными сооружениями на каналах (трубы-регуляторы, шлюзы), на дренажных коллекторах (колодцы-регуляторы), или придется устраивать систему дождевания (насосная станция, сеть напорных трубопроводов с соответствующей арматурой, дождевальная техника).

Для определения необходимости дополнительного увлажнения почвы по декадам вегетационного периода или отвода избыточных вод в курсовом проекте можно использовать метод водобалансовых расчетов при  выращивании сельскохозяйственных культур. Этот метод используют при составлении хозяйственных планов водопользования, когда определяют режим регулирования влажности почвы на определенный по водности год.

В хозяйственный план водопользования включают ведомость водного режима почвы; определение сроков, норм полива и сброса избыточных вод; оперативный план регулирования водного режима почвы.

Исходными материалами для составления хозяйственного плана водопользования является план мелиоративной системы, почвенная карта, данные о водно-физических показателях почвы, план размещения сельскохозяйственных культур, сведения об уровнях грунтовых вод, прогнозы и данные о климатических условиях на расчетный год, сведения о дождевальной технике.

В курсовом проекте водобалансовые расчеты следует провести по всем сельскохозяйственным культурам, которые приведены в задании на проектирование.

Форма ведомости и пример расчета водного режима при увлажнении почвы дождеванием приведена в табл. 10. Месяцы и декады увязывают с продолжительностью вегетационного периода культур. Первая декада и месяц соответствуют началу вегетации растений, зависят от климатических условий района расположения мелиорируемого участка и принимают их с учетом опытных данных за прошлые годы (приложение 5). Продолжительность периода вегетации сельскохозяйственных культур приведена в табл. 6.

Глубину грунтовых вод по месяцам и декадам вегетационного периода следует принимать по фактическим замерам на мелиорируемом участке, ориентируясь по году-аналогу. В курсовом проекте можно использовать ориентировочное положение УГВ из приложения 3.

 

Таблица 6 –Продолжительность вегетации сельскохозяйственных культур

Группа культур	Культура	Продолжительность вегетации, сут.
I II III   IV	Зернобобовые, капуста ранняя, картофель ранний Картофель поздний, капуста средняя, кукуруза на силос Капуста поздняя, морковь, свекла, многолетние травы первого года пользования Травы второго и третьего годов пользования	80…90 100…110   120…130 130…140

 

Минимальную глубину корнеобитаемого слоя первой расчетной декады принимают 10 см. В последующие декады прибавляют интенсивность прироста корневой системы (см. задание) до максимальной расчетной глубины (табл. 7).

 

Таблица 7 –  Максимальная расчетная глубина корнеобитаемого слоя почвы, см

Культура	Почва
	торфяная	минеральная
Зерновые Подсолнечник, кукуруза Свекла сахарная и кормовая Капуста Картофель поздний Многолетние травы	70…80 – – – – 30…40	50…70 80 70…80 70 60…65 40…50

 

Водные свойства почвы W_п (влагозапас при полной влагоемкости, когда все поры почвы заполнены водой), W_нв (влагозапас при наименьшей влагоемкости), W_з (влагозапас при влажности завядания растений) определяют полевым и лабораторным способами по существующим методикам. В курсовом проекте их можно ориентировочно определить с использованием приложения 4 по формуле

 

где,  – глубина корнеобитаемого слоя почвы, м;

 – влажность почвы в процентах от объема.

Количество атмосферных осадков определяется по формуле

 

Р_и = 10 × К × Р, м³/га,

 

где К – коэффициент использования осадков (К = 0,7...0,8);

  Р – количество осадков, выпавших за декаду, мм (приложение 6).

Подпитывание грунтовыми водами определяется по данным приведенным в табл. 8, где Н_г – глубина грунтовых вод, см; h_кс – глубина корнеобитаемого слоя почвы, см. Для перевода значений V_г из см/сут в м³/га необходимо принятые по таблице величины умножить на 100 Т, где Т – продолжительность расчетного периода в сутках (декада, пентада).

 

Таблица 8. Величина подпитывания корнеобитаемого слоя почвы

Грунтовыми водами

 

Почвогрунт	VГ  (макс), см/сут, при НГ – hКС , см
	30	50	70	90
Торф: осоково-тростниковый тростниково-древесный Гумусированный переходный песчаный слой	0,20 0,066   0,28	0,086 0,031   0,13	0,044 0,017   0,075	0,024 0,01   0,046
Супесь Суглинок легкий, средний Суглинок тяжелый	0,47 0,10 0,093	0,25 0,045 0,046	0,16 0,017 0,027	0,11 0,013 0,017

 

Водопотребление сельскохозяйственных культур (суммарное испарение) Е определяют по общим и выведенным для конкретных условий формулам, а также используют данные метеостанций и справочной литературы. Водопотребление можно определить по приложениям 7, 8, 9 в зависимости от района расположения участка, обеспеченности испарения и возделываемой культуры. Затем по приложениям 10, 11, используя типовое внутрисезонное распределение испарения (в процентах от общего) для разных культур, определяют водопотребление по декадам расчетного периода. Полученную величину в мм следует умножить на 10 (для перевода в м³/га) и занести в графу 11 табл. 9.

Влагозапасы в зоне увеличения корнеобитаемого слоя почвы за следующую декаду определяются по формуле

 

,

 

,

 

где  – увеличение корнеобитаемого слоя почвы за декаду, м;

    – мощность корнеобитаемого слоя следующей декады, м;

    – мощность корнеобитаемого слоя почвы предыдущей декады, м;

   – влажность почвы в этом слое в процентах от ее объема. В данном (первом) случае

где  – влажность почвы при наименьшей влагоемкости в слое Δh зоны прироста корней растений (приложение 4);

– влажность почвы при допустимом нижнем пределе влагозапасов в слое Δh (приложение 4).

Запас влаги в почве на начало первой декады вегетационного периода принимают равным фактически наблюдаемому при посеве культуры (по году-аналогу). При отсутствии многолетних наблюдений его условно принимают равным влагозапасу при наименьшей влагоемкости, т.е. W_н = W_{нв ,} м³/га. Запас влаги на конец расчетной декады определяют по формуле

 

W_к  = W_н  + P + V_г  +∆W – Е, м³ /га.

 

Чтобы определить прием регулирования влажности почвы в данный расчетный период (сброс или увлажнение), необходимо W_к сравнить с W_нв  и W_нп  за этот же период. При сравнении могут быть три случая:

1. W_нв  > W_к  > W_нп – влагозапасы в почве находятся в оптимальных пределах. В этом случае влагозапасы на начало следующей декады определяют по формуле

 

,

где  – влагозапасы в расчетном слое почвы в конце предыдущей декады.

2.  – влагозапасы на конец декады больше наименьшей влагоемкости. В почве имеется избыток воды, который следует удалить и он определяется по формуле

 

, м³ /га

 

Влагозапасы на начало следующей декады определяются по формуле

 

,

 

3.  – влагозапасы на конец декады меньше нижнего оптимального предела. В почве содержится недостаточное количество влаги для нормального развития сельскохозяйственных культур. Недостаток влагозапасов до оптимального предела определяется по формуле

 

Максимальная норма увлажнения составит

 

 

Восполнение недостатка влагозапасов в почве осуществляется путем орошения дождеванием.

При орошении дождеванием для предупреждения поверхностного стока рекомендуется норму увлажнения принимать не более предельной нормы полива, приведенной в табл. 9.

 

 

Таблица 9. Предельные поливные нормы (нетто) для условий Беларуси, м³ /га

Культура	Почвы
	супесчаная	суглинистая	торфяная
Травы Капуста Картофель Свекла Зерновые, кукуруза	200…250 100…250 150…250 100…250 200…250	250…300 150…300 200…300 200…300 200…300	300…400 – – – 250…350

 

Норму увлажнения (m_пр) принимают такую, которая обеспечит влагозапасы, близкие к среднему или верхнему оптимальному пределу (W_нв). Тогда влагозапасы на начало следующей декады

 

 

где   – принятая норма увлажнения, м³ /га;

Используя ведомость водного режима (табл. 10), составляют ведомость сроков, норм увлажнения и сброса избыточных вод из расчетного слоя почвы (табл. 11).

В начале расчетов необходимо расположить сельскохозяйственные культуры на мелиоративном объекте, пронумеровать поля и определить их площади. При этом надо следить, чтобы на участок, обслуживаемый осушительной сетью одного дренажного коллектора или от-

крытого собирателя (при осушении открытой сетью каналов), не расположить две и более культуры. Границы между полями сельскохозяйственных культур можно проводить по трассам более крупных

Таблица 10. –Ведомость водного режима при увлажнении почвы дождеванием для свеклы на среднесуглинистых почвах

 

Месяц	Декада	Глубина грунтовых вод, Нг,см	Расчетная глубина корнеобитаемого слоя, hк.с., см	Водные свойства почвы, м3/га				Приход и расход воды, м3/га				Запасы влаги в расчетном слое, м3/га		Баланс влаги в расчетном слое, м3/га		Норма увлажнения, м3/га
				Полная влагоемкость, Wп	Влагоемкость при  влажности завядания, Wз	Наименьшая влагоемкость, Wнв	Нижний предел оптимальных влагозапасов, Wнп	Используемые осадки,Р	Подпитывание грунтовыми водами Vг	Водопотребление, Е	Запас влаги в слое прироста корневой системы, ∆W	На начало декады, Wн	На конец декады, Wк	Избыток, Wи	Недостаток, Wн	Максимальная, mмкс	Принятая, mпр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
V	1	88	10	600	320	460	299	144	15	101	0	460	518	58	-	-	-
	2	110	20	1160	628	900	585	152	13	101	440	460	964	64	-	-	-
	3	90	30	1750	936	1360	884	176	31	151	460	900	1416	56	-	-	-
VI	1	90	40	2515	1169	2000	1300	192	45	201	640	1360	2036	36	-	-	-
	2	115	50	3175	1479	2530	1645	208	24	302	530	2000	2460	-	-	-	-
	3	118	60	3835	1759	3060	1990	216	34	402	438	2460	2746	-	-	-	-
VII	1	120	70	4435	1983	3520	2289	224	45	402	380	2746	2993	-	-	-	-
	2	105	70	4435	1983	3520	2289	232	86	503	-	2993	2808	-	-	-	-
	3	95	70	4435	1983	3520	2289	232	100	654	-	2808	2486	-	-	-	-
VIII	1	80	70	4435	1983	3520	2289	232	100	503	-	2486	2315	-	-	-	-
	2	97	70	4435	1983	3520	2289	224	100	402	-	2315	2237	-	52	1283	250
	3	108	70	4435	1983	3520	2289	200	78	302	-	2487	2463	-	-	-	-

проводящих каналов и между торцами осушителей, отводящих воду в разные стороны рельефа.

В табл. 11 проводят расчеты только по тем месяцам и декадам, в которые (табл. 10) возникла необходимость увлажнения почвы или отвода избыточных вод.

С учетом конфигурации полей севооборота и высоты сельскохозяйственных культур следует подобрать соответствующую дождевальную технику. Техническая характеристика дождевальных машин приведена в справочной, учебной литературе и приложении 12.

Систему дождевания, включающую насосную станцию, напорные трубопроводы, смотровые и водоспускные колодцы, расположение гидрантов и схему работы дождевальной техники, необходимо запроектировать на плане объекта. Элементы системы дождевания нумеруют и необходимые номера используют при заполнении табл. 8.

Время увлажнения поля одной дождевальной машиной определяется по формуле

 

 

где  – площадь поля, га;

 – расход воды поливной машиной, м³ /с (приложение 12);

 – число часов работы поливного агрегата за сутки;

 – коэффициент использования рабочего времени машиной за сутки (см. приложение 12).

 – поливная норма с учетом потерь в процессе дождевания (1,1 ), м³ /га

При определении  используют метод подбора числа часов работы поливного агрегата за сутки (n). Первоначально можно принять n = 8 ч (одна смена). Если получится Т_у > 10 сут (декада), то “n” увеличивают. В случае, когда при n = 24 ч получится Т_у > 10 сут, следует принять 2 дождевальные машины, так как одна не может обслуживать площадь, выделенную под сельскохозяйственную культуру. Тогда в формулу вводят значение 2Q_м и снова подбирают продолжительность работы машин в сутки, начиная с одной смены (n = 8 ч). Расчеты продолжают до получения Т_у £ 10 сут.

 

 

Таблица 11. – Сроки, нормы увлажнения и сброса избыточных вод

 

Номер поля совооборота	Культура и площадь, га	Способ увлажнения, осушения	Сроки увлаж- нения и сброса	Нормы увлажнения, м/га		Время увлажне- ния, Ту , сут	Расход на увлаж- нение, Qу , л/с	Нормы сброса  mс , м3 /га	Время сброса Тс , сут	Расход на сброс, Qс , л/с
				mнт	mбр
1	Свекла 70 га	Дренаж	9-10 V	-	-	-	-	58	1,34	35,07
		Дренаж	19-20 V	-	-	-	-	64	1,48	35,04
		Дренаж	30-31 V	-	-	-	-	56	1,30	34,90
		Дренаж	10 VI	-	-	-	-	36	0,83	35,15
		Дождевание	11-20 VIII	250	275	9,28	72,02	-	-	-

 

 

Если при определении времени сброса избыточной воды получится Т_с > 10 сут, то в дополнение к осушительной сети проектируют мероприятия, ускоряющие отвод поверхностных и грунтовых вод.

Расход воды на увлажнение дождеванием определяется по формуле

 

 

Время сброса избыточной воды

 

где,  – норма сброса, м³ /га

q_с – модуль дренажного стока, л/с с 1 га (для глины, суглинков тяжелых и средних модуль дренажного стока составляет 0,4...0,5; суглинков легких и супесей – 0,6; песков и торфа – 0,7...0,8 л/с/га).

Расход на сброс определяется по формуле

 

На основании ведомости сроков, норм увлажнения и сброса избыточных вод составляют оперативный план регулирования водного режима почвы (табл. 12). В таблице для каждой декады существует запись в виде дроби, в которой перед чертой ставится норма увлажнения или сброса, в числителе – сроки, а в знаменателе – расходы.

 

Пример записи в таблице 12.

 

 

300 – поливная норма брутто, м³/га;

12…20 – период проведения полива, сут;

51 – расход на увлажнение, л/с.

 

 

Таблица 12. Оперативный план регулирования водного режима почвы

 

Номер поля	Культура, площадь, га	Способы осушения, увлажнения	Каналы, трубопроводы		Приемы регулирования
			осушит.	оросит.
1	2	3	4	5	6
	Свекла 70 га	Дренаж	С - 3		Сброс
		Дождевание		ТП – 3	Увлажнение

 

Продолжение табл. 12

 

V			VI			VII			VIII
1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
				-	-	-	-	-	-		-

 

Для составления оперативного плана используется схема осушительно-увлажнительной сети и размещения культур на полях севооборота.

При проведении хозяйственных планов регулирования водного режима почвы осуществляют их корректировку, т. е. изменения. Корректировка вызывается погодными условиями, изменениями состава культур и сроков их весеннего сева. Поливы приурочивают к периодам (фазам) максимальной потребности растений в воде. Откорректированный план регулирования водного режима почвы передают в эксплуатационное управление для учета и составления системного плана водораспределения.

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1750; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!