Основи меліорації і ландшафтознавства

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Практичні роботи

Список використаних джерел

Додатки

Глосарій

Укладачі

2. Зрошувальні меліорації

2.1. Основні відомості про зрошення і зрошувальні системи

2.2. Режим зрошення сільськогосподарських культур

2.3. Способи і техніка зрошення сільськогосподарських культур

2.4. Краплинне зрошення

2.5. Зрошувальні мережі

2.6. Джерела води для зрошення

2.7. Заходи щодо попередження і боротьби із засоленням і заболоченням зрошувальних систем

2.1. Основні відомості про зрошення і зрошувальні системи

Поняття про зрошення і обводнення земель

Для всієї території України, що розміщена на південь від лінії Балта – Кіровоград – Кременчук – Полтава – Харків, складає майже 28 млн га, зокрема 22 млн га сільгоспугідь, характерні недостатнє та нестійке природне зволоження і періодичні посухи. Інколи посухи охоплюють північні регіони і навіть вологий поліський край.

Єдиним радикальним засобом боротьби з посухами, що винайшло людство упродовж свого існування – є зрошення земель. Альтернативи зрошенню у світі поки що не існує. Лише зрошення земель здатне істотно протистояти, пом’якшити спустошливий вплив посух і суховіїв, зберегти врожаї від загибелі, забезпечити достатню кількість зерна та іншої продукції рослинництва у критичні кліматичні періоди.

Зрошення – це штучне зволоження ґрунту для одержання високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур.

Зволоження ґрунту сприяє поліпшенню повітряного і теплового режимів, активізує діяльність мікроорганізмів, підвищує розчинність і поліпшує використання рослинами внесених добрив, сприяє росту і розвитку рослин, прискорює внутрішні біологічні процеси в ґрунті. В основу зрошувальних меліорацій покладено гідротехнічні прийоми подачі води і перетворення її у ґрунтову вологу.

Світовий досвід показує: єдиний шлях інтенсивного ведення сільського господарства у районах з нестійким зволоженням – зрошуване землеробство

У ХХ столітті зрошення земель отримало особливо широке розповсюдження. За даними інституту Всесвітньої Вахти (США) загальна площа зрошуваних земель у світі на середину 80-х років досягла 270 млн га.

США. Лоша зрошуваних земель становить 28,6 млн га, або 15% орних земель.

Азія. У 1999 р. площа зрошуваних земель досягла 175,4 млн га.

Китай. Площа зрошення становить 50 млн га, або майже 50 млн га площі земель, що обробляється.

Японія. 3,3 млн. га, що становить близько 75% площі ріллі, з них посіви рису займають близько 2,9 млн га.

Індія. За темпами розвитку зрошення країна впевнено посідає 1 місце у світі. За період з кінця 40-х до кінця 80-х років площа зрошуваних земель зросла вдвічі і досягла 60 млн га, або 30% сільгоспугідь.

Узбекистан. Має майже 4,3 млн га зрошуваних земель.

Європа. Найбільші площі зрошення (без країн СНГ) мають Італія (2 млн га), Іспанія (3,1 млн га), Румунія (3 млн га), Франція (2,5 млн га).

Україна. На початку 90 років також мала значну площу зрошуваних земель – 2,6 млн га.

Максимум розвитку зрошення припадає на середину ХХ століття, коли щорічно вводилось понад 5 млн га зрошуваних земель. Але вже з середини 70 років через нестачу вільних ресурсів, істотне подорожчання будівництва об’єктів іригації, у зв’язку з загостренням екологічних проблем, темпи будівництва зрошувальних систем знизились, і основні зусилля в галузі іригації нині спрямовані на підвищення ефективності зрошення, економне використання водних ресурсів і охорону довкілля.

Обводнення – це комплекс гідротехнічних споруд і заходів, призначених для забезпечення водою безводних і маловодних районів. Забезпечується обводнення шляхом створення ставків, колодязів, каналів, водоймищ і базується на використанні у першу чергу місцевих водних ресурсів. Джерела обводнення – підземні води, опади. Обводнення степу, пустель і напівпустель здійснюється по централізованій, децентралізованій і комбінованій системах. За централізованої системи всю територію обводнення забезпечують водою з одного або декількох об’єднаних джерел, за децентралізованої системи вода обов’язково подається з декількох водних джерел. Комбінована система включає елементи обох названих систем. Вода до водокористувачів, залежно від джерела обводнення, може подаватися по обводнювальних каналах і трубопроводах, забиратися шляхом каптажу підруслового потоку, за допомогою шахтних колодязів, або насосами чи самопливом.

Обводнювально-зрошувальні системи побудовані на півдні України, Північному Кавказі, у Прикаспійській низині. Найбільші з них:

Терсько-Кумська система, площею обводнення 1,3 млн га, зрошення – 53 тис. га;

Правоєгорлицька система, площею обводнення 1,5 млн га і зрошення 32,6 тис. га. Обводнювально-зрошувальна система Великого Ставропольського каналу площею понад 2,6 млн га земель, яка знаходиться в передгір’ях Північного Кавказу. Головна ділянка каналу довжиною 34 км, на каналі діють 2 каскади гідростанцій, побудоване водосховище, об’ємом 620 млн м² в котловині Соляного озера. Для подачі води на зрошувані ділянки побудовані великі водозабірні вузли, три НС. Ця система вирішує проблеми зрошення, забезпечує водопостачання тваринницьких ферм і пасовищ, а також міста курорту Кавказькі Мінеральні води і сіл Невиномиського промислового центру.

За кордоном обводнювальні роботи проводяться у США , Австралії та інших країнах.

Види і способи зрошення.

Залежно від впливу на грунт і рослини зрошення поділяється на зволожувальне, удобрювальне і спеціальне.

Зволожувальне зрошення поділяється на два види: діюче регулярно і одноразово.

Під час регулярно-діючого зрошення вода у зрошувальну мережу із джерела зрошення може подаватися самопливом, таке зрошення називається самопливним. Під час подачі води у зрошувальну мережу насосними станціями зрошення називається механічним.

Одноразово діюче зрошення ділиться на паводкове і лиманне. При цих видах зрошення грунт зволожується лише один раз за рік затопленням земель паводковими водами або водами весняного стоку. Лиманне і паводкове зрошення поширене переважно в Росії і Казахстані і займає 10% всієї зрошуваної землі.

Удобрювальне зрошення призначене для внесення добрив у грунт за допомогою поливної води, яка розчиняє добрива і транспортує їх у грунт. Розрізняють слідуючи види удобрювального зрошення: зрошення стічними водами та зрошення весняними водами з великою кількістю наносів.

Ці види зрошення поки що мало поширені і займають близько 1% зрошуваних площ.

Спеціальне зрошення ділиться на отеплювальне, окислювальне, ґрунтозахисне.

Отеплювальне зрошення застосовують для штучного продовження вегетаційного періоду шляхом зігрівання ґрунту. Полив проводять відпрацьованими водами теплоцентралей, термальними водами. Отеплювальне зрошення в майбутньому досить перспективне.

Окислювальне зрошення – це полив водою, збагаченою киснем. В основному проводиться на рисових полях, ґрунти яких мають мало кисню.

Ґрунтозахисне зрошення призначене для видалення з ґрунту надлишку солей, для знищення шкідників сільськогосподарських культур шляхом затоплення ґрунту водою. Поширене в Узбекистані, Туркменії, Азербайджані, Вірменії.

Способи зрошення. Існує п’ять основних способів подачі та розподілу води на зрошуваних землях.

Поверхневе зрошення – зрошувальна вода розподіляється на поверхні ґрунту шляхом напуску її в борозни, смуги або чеки;

Дощування – спосіб поливу, під час якого вода розпилюється у повітрі над зрошуваною площею спеціальними апаратами і падає дощем на рослини і грунт.

Дрібнодисперсне (аерозольне) зрошення – вода розпиляється на дрібні краплини, що вкривають листову поверхню рослин і ефективно регулюють мікроклімат приґрунтового шару повітря.

Внутрішньогрунтове зрошення здійснюється за допомогою підведення поливної води у кореневмісний шар ґрунту для підтримання заданої вологості без значних втрат води.

Субіригація – спосіб зволоження орного шару ґрунту за рахунок капілярного підживлення шляхом підйому і підтримання необхідного рівня ґрунтових вод

Особливості зрошення в різних природних зонах.

Правильний вибір способу проведення зрошення залежить від комплексу природних умов – клімату, ґрунтів, рельєфу, механічного складу ґрунтів, гідрогеологічних властивостей, глибини залягання рівня ґрунтових вод та ін. За природними умовами, зокрема за кількістю опадів і теплоти райони України не рівноцінні.

Територія Степу і Лісостепу України характеризується складними кліматичними умовами. Упродовж теплого періоду опади випадають нерівномірно, спостерігається висока температура і низька відносна вологість повітря, значні бездощові періоди створюють умови для виникнення атмосферних засух і суховіїв. На основі генезису, родючості, агрономічних властивостей і умов залягання всі ґрунти Лісостепу і Степу зведені в сім меліоративних груп.

У Лісостепу виділені дві грунтово-меліоративні групи: сірі лісні ґрунти і чорноземи (потужні). В окремі періоди на цих ґрунтах відчувається недостатня кількість продуктивної вологи, що значно знижує урожайність сільськогосподарських культур. Підвищення вологозабезпеченості в цій зоні досягається накопиченням і збереженням максимальної кількості вологи атмосферних опадів, а також проведенням вибіркового зрошення.

У Степу виділені такі меліоративні групи ґрунтів: чорноземи звичайні, південні, каштанові ґрунти, остаточно солонцюваті і карбонатні. Під час зрошення цих ґрунтів необхідне чітке нормування водокористувачів, виключення фільтрації із водопровідної мережі, дотримання поливних норм, використання сучасної техніки поливу, високий рівень агротехніки і правильна система добрив.

Для Північного Степу, де основними ґрунтами є чорноземи звичайні середнього і важкого механічного складу, поливні норми не мають перевищувати НВ розрахункового шару. Зрошення рекомендується проводити постійно, але при цьому не допускати зменшення вологості нижче 75% НВ, а також прогнозувати меліоративні обставини ґрунтів за розрахунковий період і за необхідності передбачати будівництво дренажу.

Для ефективного використання чорноземів південних подових земель Південного Степу необхідно паралельно до зрошення будувати дренаж, проводити заходи щодо захисту подових земель від затоплення, збільшувати внутрішньогрунтовий стік.

У сухому Південному Степу, де в групу каштанових ґрунтів входять темно каштанові і каштанові ґрунти в комплексі з солонцями, необхідно проводити зрошення паралельно з хімічними меліораціями. Зрошення на засолених ґрунтах можливе тільки на фоні дренажу з промивним режимом.

Під час зрошення незасолених ґрунтів будь-якої зони з рівнем ґрунтових вод понад 5 м, поливні норми не мають перевищувати НВ розрахункового шару ґрунтів.

Перспективний для розвитку зрошуваного землеробства південний Кримський Степ, в якому виділені карбонатні ґрунти, але вводити зрошення досить важко через геологічну будову і ґрунтовий покрив.

Можливість подальшого розвитку зрошення на Керченському на півострові вивчається на дослідницько-виробничих ділянках, тому що ґрунти досить важкого механічного складу з низькою фільтраційною можливістю 0,1-0,0008 м/за добу), і високою можливістю повторного засолення.

Окрім основних чітко виражених зональних ґрунтів зустрічаються луко-чорноземні ґрунти різного механічного складу, дерново-піщані і слабозакріплені піски. Луко-чорноземні ґрунти вибірково можна використовувати під зрошення на фоні дренажу. Під час використання дерново-піщаних ґрунтів і слабозакріплених пісків увагу необхідно приділити їх захисту від вітрової ерозії.

Крім природних зон, в Україні для адміністративних і господарських цілей виділено природно-господарські, а для районування сільськогосподарських культур, внесення добрив та інших потреб – спеціальні сільськогосподарські зони і райони. Природно-господарські райони звичайно включають кілька адміністративних областей, подібних за природними умовами. Практично всі природні зони і природно-господарські райони потребують сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій. Будь який природний фактор окремо не може повною мірою характеризувати потребу території у меліоративних заходах, тому і проведено районування території з урахуванням всього комплексу природних умов: рельєфу, механічного складу ґрунтів та їхніх типів, гідрогеологічних властивостей ґрунтів, глибини залягання і мінералізації ґрунтових вод та ін.

Основоположник вітчизняної меліорації О.М. Костяков запропонував під час виділення зон різного зволоження користуватись коефіцієнтом водного балансу:

К = μ Р / Е,

μ – коефіцієнт використання опадів;

Р – опади за рік, мм;

Е – випарність, мм.

Частина європейської території СНД розділена О.М. Костяковим на три зони:

• надлишкового зволоження – К > 1;

• нестійкого зволоження – К = 1;

• недостатнього зволоження – К < 1.

Таблиця 8

Основні кліматичні показники основних природних зон України

Зона	Середньорічна температура повітря ° С	Кількість днів з температурою + 5 ° С	Опади за рік, мм	Випаровування за рік з водної поверхні, мм
Лісостепова Степова	+ 2 + 5	170 190	420 340	600 850

Вплив зрошення на грунт, мікроклімат, рослини.

Зрошення – найрадикальніший шлях впливу на грунт, рослини, мікроклімат. Це проявляється в зміні водно-фізичних, фізико-хімічних, біологічних і інших властивостей ґрунту, зміні рівня і мінералізації ґрунтових вод, сольового, температурного, водного і поживного режимів ґрунту.

Зрошення сприяє розчиненню поживних речовин, що містяться у ґрунті, підвищує їх доступність для рослин, збільшує життєдіяльність мікроорганізмів. Під впливом зрошення знижується температура ґрунту, підвищується теплоємкість і теплопровідність.

За надмірного зволоження руйнується структура ґрунту, зменшується пористість, погіршується вологообмін, вимиваються як корисні, так і шкідливі солі, підвищуються рівні ґрунтових вод, що призводить до заболочення зрошуваних земель, а за наявності мінералізованих ґрунтових вод – до засолення.

Позитивно зрошення впливає на мікроклімат приґрунтового шару повітря на зрошуваних полях. Вдень поливи зменшують максимальну температуру повітря, а вночі підвищують мінімальну, окрім того вологість повітря збільшується на 20-50%. Вплив зрошення на мікроклімат підсилюється за наявності лісосмуг.

Зрошення не тільки забезпечує рослини водою, а й змінює умови їх розвитку. Під час зрошення зменшується всмоктувальна сила коренів, збільшується листова поверхня, підвищується пружність тканин, значна кількість рослинного покриву на зрошуваному полі пропускає до поверхні ґрунту в середині літа всього лише 25-35% сумарної сонячної радіації і дозволяє постійно зберігати знижену температуру та підвищену вологість повітря. Наявність достатньої кількості вологи сприяє нормальному протіканню фізіологічних процесів, позитивно впливає на продуктивність сільськогосподарських культур і якість врожаїв.

Роль зрошення у розвитку сільськогосподарського виробництва.

Україна донедавна належала до держав, що мають вагомий клин зрошуваних земель, які, завдяки значно меншій вразливості до дії посух, виконували роль своєрідного страхового фонду ресурсного та продовольчого забезпечення держави у посушливі роки. Зрошення – найдієвіший фактор гарантованого землеробства в посушливі роки. Основна роль зрошення полягає в тому, що завдяки підвищенню родючості ґрунту збільшується виробництво сільськогосподарської продукції. Правильне поєднання зрошення, удобрення і агротехніки дає змогу одержувати високі і стійкі врожаї сільськогосподарських культур.

За багаторічними даними інституту зрошуваного землеробства та господарств південних областей України із зрошуваного гектара одержують врожаї в 2–3 рази вищі, ніж з незрошуваного. Незважаючи на негаразди, поливні землі є фактором стабілізації сільгоспвиробництва на Херсонщині, що виявляється у посушливі роки. Так, навіть в останні роки в цій області лише за рахунок зрошення щорічно отримували додатково 270 тис. тонн зерна, 970 тис. тонн овочів, 994 тис. тонн кормів ( у кормових одиницях). Питома вага зрошення у валовій продукції рослинництва складає 46,3%, зокрема для овочевих культур 97,9%, технічних – 40,6%, кормових – 60,9% У несприятливому за погодними умовами 2000 р. у таких господарствах області як радгосп-технікум "Каховський" і дослідне господарство "Асканійське" було одержано відповідно по 52 і 47 ц/ га зернових, по 46 – 60 ц/ га озимої пшениці одержали ПОК "Зоря" Білозерського та ПОП "Україна Горностаївського районів. Але в цілому в країні знижується роль зрошення у розвитку сільськогосподарського виробництва. Причинами зниження ефективності використання поливних земель стали перекоси у структурі посівних площ, порушення технологій вирощування сільськогосподарських культур, зменшення обсягів застосування засобів захисту рослин і хімічних меліорантів, порушення режимів зрошення на фоні нестабільної фінансово-економічної ситуації. Так, індекс продуктивності у період 1986–1990 рр. становив у середньому 2,7, тоді як у 1996–1999 – 2,3, а вартість продукції рослинництва за цей же період знизилась вдвічі, що є наслідком різкого зниження кількості агроресурсів (електроенергія, водоподача, добрива), необхідних для ефективного функціонування зрошуваного землеробства.

Соціально-економічна ситуація в агропродовольчому комплексі внаслідок спаду виробництва сільськогосподарської продукції вимагає змін у засобах розв’язання проблем і запровадження принципово нової моделі функціонування зрошення. Меліоративний сектор аграрного виробництва за умови ефективного використання на всій площі може і має стати гарантом продовольчої безпеки країни.

Зрошувальна система, її види і складові елементи за призначенням.

Зрошувальна система – це комплекс гідротехнічних споруд, каналів і трубопроводів призначених для забору води з джерела зрошення, транспортування і розподілу її на земельній території.

Складові елементи зрошувальних систем:

• джерело зрошення (річка, ставок, озеро, підземні води та ін.), яке має повністю забезпечувати потребу зрошувальної системи у воді;

• водозабірна споруда (або насосна станція) для забору води з джерела зрошення і подачі у канал або трубопровід;

• зрошувальна мережа, для транспортування і розподілу поливної води, складається з провідної і регулювальної мережі;

• тимчасова зрошувальна мережа для розподілу води на поливній ділянці (за поверхневого способу зрошення);

• водозбірно-скидна мережа для перехоплення зливових і скидних вод;

• колекторно-дренажна мережа для зниження рівня ґрунтових вод;

• гідротехнічні споруди і арматура для регулювання витрат, швидкості руху тощо:

ü на відкритій мережі – регулювальні, водопідпірні, спряжувальні, водопровідні споруди;

ü на закритій мережі – гідранти, вантузи, регулятори тиску, компенсатори, запобіжна арматура, розподільні і оглядові колодязі, проміжні і кінцеві скиди та ін;

• експлуатаційні споруди (спостережливі свердловини, пристрої автоматики, зв’язку);

• природоохоронні споруди;

• лісові смуги для запобігання шкідливої дії вітру;

• дороги для проїзду техніки, проведення експлуатаційних заходів і вивозу сільськогосподарської продукції;

• виробничі будівлі.

У деяких випадках зрошувальна система може не мати окремих елементів.

Зрошувальні системи проектують у комплексі з заходами щодо сільськогосподарського освоєння зрошуваних земель (табл. 9.).

Таблиця 9

Основні типи зрошувальних систем

Особливості класифікації	Тип зрошувальної системи	Характеристика
За геоморфологічним розміщенням	Передгірна Долинні Водороздільних рівнин і плато	Водозабір безгребельного типу. Головні канали розміщені вподовж або під гострим кутом до направлення похилу місцевості Водозабір безгребельний або з механічним водопідйомом. Магістральний канал відходить з похилом менше похилу річки Водозабір з механічним водопідйомом. Магістральний канал проходить по водорозділу з двостороннім командуванням
За виробничою потужністю	Міжреспубліканські Міжобласні Міжгосподарські Внутрішньогосподарські	Обслуговує 2 республіки і більше Обслуговує 2 області і більше Обслуговує низку господарств Обслуговує одне господарство
За конструкцією	Відкрита Закрита Комбінована	Всі елементи зрошувальної мережі виконані у вигляді відкритих каналів або лотоків Всі елементи зрошувальної мережі виконані із напірних або безнапірних труб Сполучення відкритих каналів і закритих трубопроводів
За способом водоподачі	З самопливним водозабором З механічним водопідйомом Самопливно-напірна	Вода поступає із джерела зрошення самопливом Джерело зрошення розміщене нижче зрошуваної площі і подача води здійснюється НС Вода самопливом транспортується по закритих трубопроводах за рахунок напору, що створюється природним похилом місцевості.
За ступенем капітальності	Стаціонарна Напівстаціонарна Пересувна	Водозабірна споруда, НС, зрошувальна мережа і поливна техніка займають постійне місце. Водозабірна споруда, НС і зрошувальна мережа займають постійне місце, а поливна техніка переміщується по полю в процесі поливу. Всі елементи системи: НС, зрошувальна мережа (розбірна) і поливна техніка в процесі поливу переміщується з позиції на позицію.

Рис. 19. Схема закритої зрошувальної системи

1 - насосна станція; 2 - зрошувальна мережа ( МКр. – магістральний

трубопровід; 1 Кр. – розподільний трубопровід; 1–1 Кр., 1–2 Кр. – польові

трубопроводи); 3 – польові дороги; 4 – лісосмуги

Рис. 20. Схема відкритої зрошувальної мережі

1 – водозабірна споруда; 2 – магістральний канал; 3 – розподільний канал;

4 – польові канали; 5 – тимчасові зрошувачі; 6 – шлюзи – регулятори;

7 – водовипуски у тимчасові зрошувачі; 8 – водозбірно-скидна мережа; 9 – водоскиди;

10 – дороги; 11 – лісосмуги.

Вимоги, що ставляться до зрошувальних систем.

Незалежно від типу і конструкції регулярно діюча зрошувальна система має задовольняти такі вимоги:

• подавати воду на поля в будь-який час і в потрібних кількостях;

• працювати з мінімальними витратами води на фільтрацію, випаровування;

• займати мінімальні площі відчуження під усі елементи зрошувальної системи, мати високий ступінь земельного використання;

• забезпечувати якісний полив і високий коефіцієнт корисного використання води;

• мати мінімальну вартість будівництва і експлуатації;

• забезпечувати проектну врожайність сільськогосподарських культур.

Прикладом сучасної зрошувальної системи є Каховська зрошувальна система, розміщена на території Херсонської і Запорізької областей. Джерело зрошення – Каховське водосховище. Продуктивність ГНС 530 м³/с. Вода розподіляється трьома магістральними каналами: Головний Каховський довжиною 130 км, Сірогозький – 114 км, Каланчанський – 141 км і системою міжгосподарських розподільчих каналів довжиною 680 км. Полив здійснюється широкозахватними дощувальними машинами "Днепр" і " Фрегат". Вздовж усіх каналів побудовані автомобільні дороги з твердим покриттям.

2.2. Режим зрошення сільськогосподарських культур

Водоспоживання сільськогосподарських культур.

Волога з поля, зайнятого сільськогосподарською культурою, для забезпечення нормального росту і розвитку її витрачається на транспірацію та випаровування. Коефіцієнт транспірації – це кількість води в метрах кубічних, що витрачається на утворення 1 т сухої речовини всієї рослини (стебло, листя, корені, зерно).

Коефіцієнт випаровування – кількість води в метрах кубічних, що витрачається на випаровування з поверхні ґрунту і транспірацію для утворення 1 ц товарної продукції (зерна, овочів, плодів, сіна та ін.)

На випаровування діють тільки фактори зовнішнього середовища, а транспірація зумовлюється впливом як зовнішніх умов, так і біологічних особливостей рослин. Визначити окрему частку випаровування і транспірації під час вегетації культури досить складно. На практиці ці дві величини визначають як одне ціле, що набагато спрощує розрахунки. Таку кількість води називають водоспоживанням або сумарним випаровуванням.

Е = Т + В

Сумарне випаровування можна визначити різними методами: водного балансу, водного балансу монолітів, випарників, лізимерів, теплового балансу, розрахунковими.

В останні роки поширений біокліматичний метод С.М. Алпатьєва, який ґрунтується на залежності сумарного випаровування вологи від дефіциту вологості повітря і особливостей рослин, які характеризуються коефіцієнтом біологічної кривої рослини. Розрахунок сумарного випаровування за біокліматичним методом виконують за залежністю:

Е = k_б. Σd,

Е – сумарне випаровування за розрахунковий період, мм;

k_б. – значення коефіцієнта біологічної кривої за даний період, мм/ мб;

Σd – сума дефіцитів вологості повітря за даний період.

Таблиця 10

Значення коефіцієнтів біологічних кривих

Σtºl від сходів або відновлення вегетації	Культура
	Цукрові буряки	Кукурудза		Озима пшениця			Яра пшениця	Томати		Картопля	Люцерна
0…100 101…200 201…300 301…400 401…500 501…600 601…700 701…800 801…900 901…1000 1001…1100 1101…1200 1201…1300 1301…1400 1401…1500 1501…1600 1601…1700 1701…1800 1801…1900 1901…2000 2001…2100 2101…2200 2201…2300 2301…2400 2401…2500 2501…2600 2601…2700 2701…2800 2801…2900 2901…3000 3001-3100 3101-3200 3201…3300 3301…3400 3401…3500 3501…3600 3601…3700 3701…3800 3801…3900	0,28 0,29 0,30 0,32 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,49 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,45 0,43 0,42 0,41 - - - - - - - - - -		- 0,23 0,25 0,27 0,29 0,30 0,31 0,34 0,36 0,38 0,40 0.41 0,42 0,44 0,45 0,48 0,49 0,49 0.48 0.46 0.45 0,43 0.40 0.37 0.35 0.32 0.29 0,26 0,25 - - - - - - - - - -		0,53 0,53 0,53 0,52 0,51 0,50 0,49 0,47 0,45 0,43 0,42 0,41 0,37 0,34 0,30 0,26 0,23 0,19 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	0,27 0,30 0,33 0,36 0,39 0,41 0,44 0,46 0,47 0,46 0,44 0,41 0,40 0,37 0,34 0,30 0,27 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -			- 0,23 0,30 0,33 0,36 0,39 0,43 0,46 0,50 0,52 0,53 0,53 0,52 0,50 0,47 0,45 0,42 0,40 0,39 0,38 0,37 0,37 0,36 0,35 0,35 0,35 0,34 0,33 0,33 - - - - - - - - -	0,23 0,27 0,32 0,36 0,40 0,41 0,44 0,46 0,47 0,47 0,47 0,45 0,44 0,42 0,39 0,37 0,35 0,35 0,31 0,30 0,28 0,27 0,25 - - - - - - - - - - - - - - - -	0,60 0,52 0,42 0,44 0,46 0,48 0,52 0,54 0,52 0,42 0,44 0,46 0,52 0,53 0,53 0,42 0,43 0,45 0,47 0,49 0,51 0,52 0,52 0,42 0,44 0,46 0,48 0,49 0,54 0,52 0,42 0,46 0,49 0,52 0,52 0,42 0,46 0,49 -

Динаміка водного, повітряного та поживного режимів ґрунту.

Для нормального росту і розвитку сільськогосподарських культур необхідні одночасно світло, тепло, вода, повітря, елементи живлення. Основні вимоги сільськогосподарських культур до водно-повітряного режиму ґрунту наступні:

1. У ґрунтах завжди має бути достатній запас ефективної вологи.

Водний режим ґрунту визначається вмістом води та її витратами. Для задоволення цих вимог вологість ґрунту має бути завжди близькою до найменшої вологоємкості. Вода в ґрунті необхідна для живлення рослин, мікроорганізмів та інших живих істот, бере участь у процесах ґрунтоутворення. Вміст її залежить від глибини залягання ґрунтових вод, кліматичних і метеорологічних умов, гранулометричного складу ґрунту, рослинності тощо. У ґрунті вона досить динамічна. Зрошувальні меліорації спрямовані на створення і регулювання на полях водного режиму, що забезпечує одержання проектного врожаю сільськогосподарських культур. Отже, водний режим – це зміна запасів вологи в ґрунті залежно від процесів, пов’язаних з поступанням, витратами, рухом води та зміною її стану. Залежно від природних умов, ґрунтового покрову, виробничої діяльності людини, розрізняють такі типи водного режиму:

· мерзлотний тип – розповсюджений в місцях багаторічної мерзлоти, в тундрі, в тайгово-лісовій зоні Східного Сибіру;

· промивний тип водного режиму зустрічається в тих областях, де річна сума опадів перевищує середню річну випарність. Промивний тип характерний для тайгово-лісової зони;

· періодично-промивний тип водного режиму спостерігається в областях, в яких середня річна сума опадів орієнтовно дорівнює випарності. Зустрічається цей тип ґрунтів в лісостеповій зоні на сірих лісових ґрунтах, чорноземах опідзолених і вилужених;

· непромивний тип водного режиму розповсюджений там, де середня річна сума опадів значно менше середньої річної випарності. Цей тип водного режиму розповсюджений в степовій і пустельно-степовій зонах, характерний для чорноземів степу, для каштанових і бурих ґрунтів, сіроземів;

· випітний тип водного режиму створюється в областях, де річна випарність значно перевищує річну суму опадів;

· застійний тип водного режиму спостерігається в місцях з великою кількістю опадів і близьким заляганням ґрунтових вод.

Типи водного режиму значною мірою залежить від виду рослинності, яка обумовлює випарність значної частини вологи із ґрунту, рельєфу, що впливає на перерозподіл атмосферних опадів на поверхні ґрунту і механічного складу материнських порід, від яких залежить водопроникність і вологоємкість.

2. Має спостерігатися постійний притік повітря в грунт

Повітря займає у ґрунті незаповнені водою пори, частково адсорбується поверхнею ґрунтових частинок і розчиняється в ґрунтовій воді. Вміст його залежить від типу і окультуреності ґрунту. Хімічний склад ґрунтового повітря постійно змінюється, рослини і мікроорганізми використовують з ґрунтового повітря кисень і виділяють вуглекислий газ. Вміст кисню в повітрі становить близько 18%, а вуглекислого газу – 0,3…1%. Обміну ґрунтового повітря з атмосферним сприяє правильний обробіток ґрунту, поліпшення структури орного шару, внесення органічних добрив, вирощування культур на зелене добриво, вапнування, застосування спеціальних структуроутворювачів, а на заболочених і перезволожених землях – осушення.

3. Поживний режим ґрунту визначається вмістом поживних речовин – азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію, сірки та ін. Він значно залежить від типу ґрунту, водного, теплового та повітряного режимів, активності мікроорганізмів. Умови живлення рослин поліпшують застосування органічних і мінеральних добрив, правильним чергуванням культур у сівозміні, посівами бобових, раціональним обробітком ґрунту, регулюванням водного режиму.

Водний, повітряний і живильний режими взаємозв’язані і найсприятливіші для рослин тоді, коли в ґрунтах всі капілярні пори заповнені водою, а некапілярні – повітрям.

Водний баланс і режим зрошення культур.

Запаси води в ґрунті безперервно змінюються. Вони поповнюються атмосферними опадами, притоком ґрунтових і поверхневих вод, внутрішньогрунтовою конденсацією вологи і витрачаються на транспірацію рослин, на стік ґрунтових і поверхневих вод конкретного масиву. Водний баланс ґрунтів можна виразити рівнянням:

∆W = Р + П_п + П_г + К - (Е + Q_г + S),

Р – атмосферні опади, мм;

П_п. – притік поверхневих опадів, мм;

П_г. – притік ґрунтових вод, мм;

К – внутрішньогрунтова конденсація вологи, мм;

Е – випаровування з поверхні ґрунту, мм;

Q_г. – стік ґрунтових вод, мм;

S – стік поверхневих вод, мм.

Залежно від зміни водного балансу можна передбачати зміни водно-повітряного і поживного режимів і направлено їх змінювати.

Режим зрошення – це сукупність норм, числа і строків поливу залежно від кліматичних, гідрологічних, агротехнічних, організаційно-господарських умов і біологічних особливостей рослин.

Розрізняють три види режимів зрошення:

Проектний – встановлюється за експериментальними даними наукових установ, проектних інститутів;

Плановий – відображає не тільки об’єм водоспоживання за вегетаційний період, а і необхідні витрати на воду ( вартість електроенергії, заробітну плату, амортизаційні відрахування тощо):

Експлуатаційний – встановлюється за даними безпосередніх спостережень у польових умовах.

Режим зрошення встановлюється залежно від водоспоживання сільськогосподарських культур і наявності запасів вологи в розрахунковому шарі ґрунту на початок вегетаційного періоду. У сучасній меліоративній практиці застосовується кілька методів розрахунку поливного режиму. Найпоширеніші:

1.Біокліматичний метод С.М Алпатьєва оснований на вірогідно-статистичному аналізі багаторічних значень дефіциту водного балансу.

2.Графоаналітичний метод О.М. Костякова оснований на водно-балансових розрахунках. Знаючи опади, хід сумарного випаровування, розрахунковий шар ґрунту за періодами вегетації і встановивши запаси вологи у розрахунковому шарі ґрунту – максимальні, що відповідають НВ і мінімальні, можна аналітично і графічно визначити поливні норми і кількість поливів

3.Графічний метод з використанням кривої дефіцитів вологості розрахункового шару.

Незалежно від методів, розрахунок режиму зрошення рекомендується виконувати в такій послідовності:

• встановити величину дефіциту водного балансу (зрошувальні норми для кожної культури заданої сівозміни);

• визначити поливні норми;

• визначити число і строки поливів, тривалість кожного поливу;

• побудувати графік водоподачі (під час дощування), або графік гідромодуля (під час поверхневого способу поливу) на сівозмінну ділянку.

Методи розрахунку поливних і зрошувальних норм, строків поливу.

Поливна норма – це об’єм води, який подається на 1 га за один полив для підтримання оптимального водно-повітряного режиму в розрахунковому шарі ґрунту. Найбільш поширена формула для визначення поливної норми:

m = 100 Η α(γ - β),

m – поливна норма, м³/га;

α – об’ємна маса ґрунту, т/м³;

Н – розрахунковий шар грунту, м;

Γ – вологість ґрунту, що відповідає НВ, % від маси і шпаруватості ґрунту;

Β – передполивний поріг вологості у шарі Н, % від вологості, що відповідає НВ

Величина поливної норми залежить від техніки і способу поливу. Під час поверхневих поливів найменша поливна норма становить 400-600 м³/га, під час дощування від 50 м³/га до 800 м³/га.

Таблиця 11

Об’ємна маса ґрунту, т/м³

Тип ґрунтів	Механічний склад	Об’ємна маса
Чорноземи Світло-каштанові Темно-каштанові Каштанові Сіроземи Бурі Алювіально-лугові	Легкосуглинисті Середньосуглинисті Важкосуглинисті Супіщані Суглинисті Важкосуглинисті Супіщані Суглинисті Важкосуглинисті Важкосуглинисті Легкі Важкі Піщані Легкосуглинисті Важкосуглинисті	1,05 – 1,16 1,14 – 1,33 1,15 – 1,38 1,16 – 1,28 1,22 – 1,32 1,34 – 1,38 1,42 – 1,55 1,58 – 1,69 1,28 – 1,75 1,42 – 1,55 1,5 – 1,44 1,4 – 1,32 1,7 – 1,89 1,78 – 1,91 1,32 – 1,38

Зрошувальна норма – це кількість води, яку необхідно подати на 1 га за вегетаційний період для відновлення дефіциту вологи у розрахунковому шарі ґрунту і забезпечення проектного врожаю культури.

Зрошувальну норму можна визначити з рівняння водного балансу:

J_nnt = Е – α Р ± ΔW – W_гр + W_втр,

Е – водоспоживання, м³/га;

α Р – опади, що всмокталися в грунт, м³/га;

ΔW – кількість води, що застосовується рослинами у кореневмісному шарі грунту

ΔW = (W_n – W_к),

W_n і W_к – запаси вологи у ґрунті на початок і кінець вегетаційного періоду, м³/га;

W_гр. – об’єм ґрунтових вод, що витрачається на підживлення кореневмісного шару ґрунту, м³/га;

W_втр. – втрати зрошувальної води на поверхневий і глибинний скиди, м³/га

За біокліматичним методом Алпатьєва дефіцит водного балансу (зрошувальна норма) визначається за формулою;

Dwb. = Eγ – P,

Е – випарність за декаду, мм;

γ – поправка на підживлення нижніх шарів ґрунту;

Р – сума опадів за декаду, мм.

Розрахунок ведеться в табличній формі на весь вегетаційний період. Величина зрошувальних норм залежить від регіону і в середньому знаходиться в межах для культур:

• технічних – 2000…3600 м³/га;

• зернових – 1000…3000 м³/га;

• овочевих – 2000…6000 м³/га.

У зрошуваному землеробстві дуже відповідним є визначення числа і строків поливу. Застосовуються такі методи їх визначення:

- за фазами росту;

- за морфологічними ознаками;

- за фізіологічними показниками;

- залежно від вологості і метеорологічних показників.

Найпоширеніший метод С.М. Алпатьєва.

J_nnt (D_wb)

п = -----------------,

m

п – кількість поливів;

J_nnt(D_wb) – зрошувальна норма (дефіцит водного балансу), м³/га або мм;

m – поливна норма, м³/га.

Для визначення строків поливу будується інтегральна крива дефіциту водного балансу. На осі абсцис відкладаються декади і місяці вегетаційного періоду розрахункової культури, а по осі ординат – сумарний дефіцит водного балансу в міліметрах Для визначення дати першого поливу відкладається величина поливної норми по осі ординат. Із одержаної точки на осі ординат проводиться горизонтальна лінія паралельно осі абсцис до пересікання з інтегральною кривою. З точки пересікання опускається перпендикуляр на вісь абсцис, таким чином одержується середня дата першого поливу. Аналогічно відкладаються інші поливи.

Під час визначення довжини поливного періоду кожного поливу встановлюються допустимі відхилення від середніх значень поливних норм не більше 10 – 15%. Початок і кінець поливів визначається за формулами.

Перший полив:

П_п = m₁ · 0,85,

К_п = m₁ · 1,15.

Другий полив:

П_п = m₁ + 0,85 · m₂,

К_п = m₁ + 1,15 · m₂.

Третій полив:

П_п = m₁ +m₂ + 0,85 · m₃

К_п = m₁ + m₂ + 1,15 · m₃ і т.д.

Ці значення відкладаються на інтегральній кривій дефіциту водного балансу.

Квітень			Травень			Червень			Липень
1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3

Рис. 21. Інтегральна крива дефіциту водного балансу (схема)

Види поливів.

Залежно від часу проведення всі поливи ділять на дві групи: вегетаційні і невегетаційні.

Поливи, які проводять у період вегетації рослин, називаються вегетаційними. До них відносяться:

· посадочні, проводяться під час висадки розсади для забезпечення приживлення;

· підсадочні, для укорінення висадженої розсади і її приживлення;

· післяпосівні, проводять вслід за сівбою, для забезпечення своєчасних і дружніх сходів сільськогосподарських культур, які висівалися насінням;

· освіжувальні поливи (норма 50–100 м³/га), проводяться для зниження температури повітря і підвищення його відносної вологості, в основному застосовують для овочевих культур і цукрового буряку;

· зволожувальні поливи застосовуються для створення запасу вологи у ґрунті згідно з розрахунковими поливними нормами;

· протизаморозкові, для захисту сільськогосподарських культур від переохолодження.

Поливи, які проводять на полі, не зайнятому сільськогосподарськими культурами, називаються невегетаційними. До них відносяться:

· передпосівні – для зволоження ґрунту і одержання повних і дружніх сходів;

· провокаційні – для виклику проростання бур’янів для подальшого знищення передпосівною культивацією. Поливи проводять восени після збирання врожаю, або ранньою весною;

· вологозарядкові – проводять в осінній або ранній весняний періоди для створення запасів вологи у шарі 1,5–2 м. Норми поливу – 1200 – 2000 м³/га.

· промивні поливи проводять в осінній або осінньо-зимовий періоди для видалення з ґрунту надлишків водорозчинних солей. Промивні поливи виконують великими нормами 2 – 6 тис. м³/га.

Графіки гідромодуля і графіки поливів.

Режим зрошення сільськогосподарських культур, що входять до сівозміни, має враховувати режими зрошення окремих культур, ґрунтові, гідрогеологічні та інші умови кожного поля сівозміни, умови організації праці у господарстві, проведення післяполивних обробок, режим джерела зрошення. Режим зрошення зображають у вигляді графіка режиму зрошення, або графіка гідромодуля. На графіку по осі абсцис відкладають час, а по осі ординат – розрахункові витрати або ординати гідромодуля.

Для складання графіка поливів сівозміни необхідно знати площі, строки і норми зрошення окремих культур, що входять до сівозміни. Витрати води для поливу окремої культури визначають за формулою

Q=A_nt m_к / 86,4 t,

Q – витрати води, л/с;

A_nt– площа сівозміни, зайнята даною культурою, га;

m_к – норма поливу, м³/га

t – тривалість поливу, діб

За рекомендованими нормами і строками поливу встановлюють витрати води на полив кожної культури. Якщо строки поливів збігаються, то витрати води підсумовуються, при цьому графік отримується нерівномірний, його необхідно укомплектовувати.

Для великого земельного масиву, коли немає конкретних даних про площу, яку займають окремі культури, подачу води встановлюють на один осереднений гектар сівозміни. Для цього потрібно знати склад культур, частку площі, яку займає культура у сівозміні і режим зрошення кожної культури. Витрата води, необхідна для зрошення культур на одному осередненому гектарі, називається гідромодулем і визначається за формулою

q = α m / 86,4 t,

q – ордината гідромодуля, л (с/га);

m – поливна норма, м³/га;

t – рекомендована тривалість поливу, діб.

Підсумовуючи за часом ординати питомих витрат усіх культур, що входять до сівозміни, одержують неукомплектований графік гідромодуля. Укомплектовують графік режиму зрошення і графік гідромодуля за рахунок зсувів середньої дати поливу (на 2 – 5 діб), зміни тривалості поливів (у межах 3 – 10 діб) під час дотримання допустимої зміни тривалості міжполивного періоду (не більше на 3 – 4 доби).

Рис. 22. Графіки водоподачі на сівозміну

а – неукомплектований; б – укомплектований; 1,2 – люцерна; 2,4,7 – озима пшениця;

5 – горох на зерно, пожнивно просо на зерно; 6 – пожнивно злакобобові; 8 – пожнивно посів люцерни.

Під час дощування графік поливу культур, що входять до сівозміни, пов’язують з витратою і продуктивністю дощувальних машин і установок. Для побудови графіка зрошення культур у сівозміні під час дощування тривалість поливу визначають за формулою

t=m А_nt β / 86,4Q_sd К_dau

m – поливна норма, м³/га;

А_nt – площа поля нетто, га;

Q_{sd -} – витрати дощувальної машини, л/ сек;

β – коефіцієнт випаровування (1,1–1,3);

К_dau– коефіцієнт корисного використання робочого часу машини за добу.

Квітень			Травень			Червень			Липень
1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3

Рис.23. Укомплектований графік водоподачі дощувальною машиною "Днепр"

2.3. Способи і техніка зрошення сільськогосподарських культур

Поверхневі способи поливу, умови застосування.

Спосіб зрошення – це захід, за допомогою якого здійснюють проектний режим зрошення сільськогосподарських культур шляхом розподілу води по полю в необхідних кількостях і в потрібні строки. Кожному способу зрошення відповідають певна зрошувальна мережа і техніка поливу.

Техніка поливу – це комплекс заходів, споруд, обладнання і машин, за допомогою яких здійснюється той чи інший спосіб зрошення.

У меліоративній практиці розрізняють п'ять способів зрошення: поверхневий, дощування, дрібнодисперсне дощування (зволоження), внутрішньогрунтовий і підземний.

Система спринклерного полива

Система спринклерного полива

Рис 26. Класифікація способів зрошення:

а – поверхневий; б – дощування; в – дрібнодисперсне (аерозольне) дощування;

г – внутрішньогрунтове зрошення; д – підземне (субіригація); 1 – приґрунтовий шар повітря;

2 – кореневмісний шар ґрунту; 3 – рівень ґрунтових вод; 4 – водоупор.

Поверхневий спосіб зрошення найдавніший і найпоширеніший. Під час поверхневого поливу грунт зволожується шляхом поглинання води, яка подається на поверхню зрошуваного поля суцільним шаром або у вигляді окремих струменів. Цей спосіб зрошення має чотири різновиди: по борознах, смугах, суцільним затопленням, вибірковим затопленням.

Рис 27. Класифікація поверхневих способів поливу

а – суцільне затоплення; б – напуск по смугах; в – полив по борознах; г – вибіркове затоплення

Під час поливу по борознах вода рухається по нарізаних на полю заглибленнях (борознах) не по всій поверхні, а лише у міжряддях, при цьому під шаром води перебуває 20...30 % поверхні ґрунту. Зволоження ґрунту між борознами відбувається шляхом розсмоктування води по капілярах.

Під час поливу по смугах вода рухається тонким шаром по поверхні вирівняних довгих ділянок (смуг) і в процесі руху всмоктується у грунт.

Під час поливу суцільним затопленням невелику ділянку поля – чек, огороджений по периметру валиком, затоплюють водою, яка, перебуваючи у стані спокою, всмоктується у грунт, зволожуючи його.

Під час поливу вибірковим затопленням водою затоплюють невеликі ділянки окремих рослин.

Полив по борознах – найдосконаліший спосіб самопливного поверхневого зрошення, застосовується для поливу переважно широкорядних посівів просапних культур (кукурудза, цукрові буряки, овочі, бавовник, плодові і ягідні насадження та ін.). Застосовується на незасолених ґрунтах на території з похилами не більш 0,03, оскільки при більшому похилу вода розмиває борозни, змиває грунт і викликає його ерозію.

Полив напуском по смугах застосовують для вузькорядних культур: зернових колосових, однолітніх і багатолітніх трав, моркви, цибулі та ін. При цьому вода рухається по поверхні ґрунту, покриваючи її шаром 2 – З см. Для спрямування руху води смугу з двох боків обмежують валиками (палами) або борознами. Застосовується на територіях з похилами 0,002...0,02.

Полив затопленням – найбільш давній спосіб поверхневого зрошення. Застосовується переважно для зрошення рису, лиманного зрошення і промивання засолених ґрунтів. Рідше його застосовують для зрошення люцерни, кукурудзи і зернових культур. Полив затопленням провадять на огороджених валиками площадках-чеках площею 0,2 – 50 га. Чеки в рисових господарствах мають горизонтальну поверхню. Для звичайних польових культур вони можуть мати похил 0,0005...0,001. Вода, що надходить у чек затоплює його шаром 5 – 15 см і всмоктується у грунт. Залишки води під час поливу польових і кормових культур скидають у дренажно-скидну мережу.

Поверхневе зрошення має такі особливості: періодичність поливів; запаси вологи у ґрунті витрачаються у міжполивні періоди; зволожується переважно тільки грунт; великі коливання вологості ґрунту в період між поливами.

При поверхневих способах поливу спостерігаються недоліки:

- нерівномірне зволоження ґрунту;

- невисока продуктивність праці поливальників (0,4...2,0 та за зміну);

- неможливість подачі невеликих поливних норм;

- значні витрати води на фільтрацію.

Незважаючи на недоліки, поверхневі способи зрошення широко застосовують у Середній Азії та інших районах під час вирощування бавовнику, овочів, технічних культур. Полив затопленням особливо ефективний у малонаселених районах. Так, у Заволжі (Кисловська і Середньо-Ахтубінська зрошувальні системи) затопленням поливають понад 15 тис. га посівів кормових культур, кукурудзи, а в окремих господарствах – плодові сади і овочі.

Типи поливних борозен, смуг, чеків.

Класифікація і будова поливних борозен . За глибиною борозни поділяються на мілкі (8 – 12 см), середні (12 – 18 см) і глибокі (18 – 25 см); за проточністю – на проточні (незатоплювані) і тупі (затоплювані); за профілем перерізу – на параболічні, трапецієподібніі, з бермою, з терасами, борозни-щілини; за довжиною – на короткі (60 – 250 м) і довгі (250 – 500 м); за ступенем сільськогосподарського використання – на засіювані і незасіювані.

Рис. 28. Поливні борозни:

а – мілкі і глибокі; б – з терасами; в – з бермою; г – борозни-щілини; д – засіювані.

Переважно використовуються борозни з параболічним або трапецієподібним перерізом з шириною по дну 8 – 10 см, з закладанням укосів 1: 1. Глибина борозни від 8 до 25 см. Відстань між борознами має бути такою, щоб контури зволоження двох сусідніх борозен змикалися.

Рис. 29 Контури зволоження ґрунту під просапними культурами під час поливу по борознах

а – на легких ґрунтах; б – на середніх суглинках; в – на важких ґрунтах.

Полив по мілких борознах застосовується на добре запланованих полях з дрібнонасінними культурами вузькорядної сівби: цибулею, морквою та ін. Мілкі борозни мають глибину 8 – 12 см, ширину зверху – 30 – 35 см. Проходять вони в орному шарі і мають добру водовіддачу. Оптимальний похил зрошуваної території – 0,0005 – 0,003, що характерно для заплав, плавнів і дельт річок.

Полив по глибоких тупих борознах застосовується для зрошення овочевих і просапних культур при похилах території менше як 0,002.

Глибина таких борозен досягає 25 см, а ширина – 60 см. Борозни заповнюють водою на глибину 18 – 20 см.

Полив по проточних борознах залежно від вологості ґрунту, глибини залягання ґрунтових вод, періоду росту і розвитку рослин може проводитись у кожне міжряддя або через міжряддя. Під час поливу через міжряддя поливна норма зменшується на 45 – 50 %, а продуктивність праці підвищується на 35 – 40 %.

Полив по борознах з терасами є різновидом поливу по проточних борознах. Суть його полягає в тому, що поливні борозни нарізають одна від одної на відстані, що дорівнює подвійній ширині міжряддя 120 – 140 см; між ними насипають невеликий валик. Між валиком і поливною борозною утворюється невелика (20 – 21 см) тераска, на яку висаджують розсаду овочевих культур.

Полив по борознах-щілинах застосовують для проведення вологозарядкових і передсадильних поливів великими поливними нормами на ділянках з недостатньо рівною поверхнею і на ґрунтах з слабкою водопроникністю. Борозни-щілини – це звичайні борозни, в дні яких роблять щілину глибиною 17 – 20 см і шириною 3,5 см. Загальна глибина борозни-щілини – 35 – 40 см. Довжину її приймають такою ж, як і не затоплюваних борозен, а витрату води в кожну борозну збільшують у 2 – 3 рази. У зв'язку з цим продуктивність праці збільшується у кілька разів порівняно з поливом по звичайних борознах. Відстань між борознами-щілинами – 120 – 140 см.

Полив по довгих борознах. Цей спосіб поливу можна застосовувати на добре вирівняних ділянках з похилами не менше 0,002 і на ґрунтах з середньою і слабкою водопроникністю за глибини залягання ґрунтових вод понад 2 м. Під час поливу по довгих борознах одночасно включається в роботу до 100 борозен, що сприяє значному збільшенню продуктивності праці поливальників.

Класифікація і будова смуг. Розрізняють три види поливу по смугах: з головним, боковим і комбінованим напусками води на поливну смугу (рис.30).

За шириною смуги поділяються на вузькі (1,8 – 4,2 м) і широкі (до 35 м), а за довжиною – на короткі (до 50 м) і довгі (до 500 м).

Полив з головним пуском застосовують за поздовжнього похилу 0,002 – 0,01 і поперечного не більше 0,003. Вода з тимчасових зрошувачів польових трубопроводів або вивідних борозен надходить на смуги шириною в один (3,6 або 4,2 м) і два (7,2 або 8,4 м) проходи дискової сівалки. Валики влаштовують одночасно з сівбою. Під час сівби зернових і трав їх засівають. Довжина смуг залежить від механічного складу, водопроникності ґрунту і похилу.

Полив з боковим пуском. Застосовують при поздовжніх похилах 0,02 – 0,03, у складному мікрорельєфі і поперечному похилі понад 0,002.

Смуги з боковим пуском води відокремлюють одна від одної не валиками, а вивідними борознами з глибиною 25...30 см. Ширину смуг приймають кратною ширині сівалки.

Полив з боковим пуском доцільно застосовувати на важких суглинистих ґрунтах. Витрати води при цьому підвищені – 25 – 100 л/с. Вода на смугу надходить через водовипуски або прокопи

Полив з комбінованим пуском застосовується при складному мікрорельєфі і поздовжньому похилі 0,03 – 0,004 на неспланованих або слабоспланованих площах. Ширина смуги може досягати 15 м, а довжина – 400 м. Питома витрата води – 10 – 15 л/с на 1 м ширини смуги. Вода подається на смугу з тимчасового зрошувача і вивідної борозни. Комбінований напуск води сприяє підвищенню продуктивності праці під час поливу до 2 – 2,5 га за зміну.

Рис. 30 Полив напуском по смугах:

а – з головним пуском води; б – з боковим пуском; в – з комбінованим пуском;

1 – тимчасовий зрошувач; 2 – валик; 3 – вивідна борозна; 4 – внутрішньогосподарський розподільник.

Полив затопленням. Розрізняють два види поливу затопленням: суцільне затоплення; вибіркове затоплення. Під час поливу суцільним затопленням невелику ділянку поля – чек, огороджений по периметру валиком, затоплюють водою. Під час вибіркового затоплення водою затоплюються невеликі ділянки окремих рослин.

Нарізування поливних борозен, смуг, чеків

Поливні борозни нарізають зачіпними культиваторами-підгортальниками КОН-2,8; КОН-2,8Т; КРН-4,2 або спеціальними борозноутворювачами, які можуть мати трикутний, трапецієподібний, параболічний або складний перерізи.

Для забезпечення водоподачі одночасно у велику кількість поливних борозен, вивідні борозни нарізають по горизонталях з похилом не більше 0,001. Рівномірне зволоження ґрунту за довжиною борозни, особливо при похилах понад 0,003, досягається шляхом проведення поливів змінним струменем.

Борозни-тераси нарізають до посадки спеціальними підгортальниками, що навішуються на культиватор-підгортальник К.ОН-2,8. Борозни-щілини нарізають борозноробом-щілерізом ДЩН-2 або ДЩН-3. По борознах-щілинах можна проводити і вегетаційні поливи овочів і картоплі. У цьому випадку борозни-щілини нарізають через міжряддя.

Для поливу овочевих культур борозни утворюються сівалкою СКОН -4,2 одночасно з висівом насіння. При цьому глибина нарізаних борозен досягає 15 см. Для нарізання поливних борозен у міжряддях плодових садів використовується спеціальний садовий культиватор КСШ -5А. Нарізування борозен у міжряддях винограднику проводять плугами ПРВН - 2,5 Л за ширини міжрядь 2,5 м і плугами ПРВН 1,5 А за ширини міжрядь 1,5 і 2 м. Для цього плуги обладнують двополицевим корпусом або спеціальним пристроєм ПРВМ-19, який є змінним робочим органом плугів.

Для влаштування смуг застосовують палероби ПАЛ-КЗУ-03, валикороби ВПУ-0,7, смугоутворювачі риджерного типу та інші знаряддя. Під час нарізання смуг прагнуть, щоб валики, які їх обмежують, були паралельними. Ширина смуг найчастіше приймається 3,6 і 4,2 м, а висота валиків після їхньої усадки – не менше 15 см. Переваги смугоутворювачів: вирівнюють поверхню всередині смуги і не утворюють резерви вздовж валиків. Під час влаштування смуг валикоробами вздовж валиків утворюють резерви глибиною 6 – 12 см, що ускладнює рівномірність розподілу води за шириною смуги.

Широкі поливні смуги обмежують високими (до 30 см) і пологими (φ =3...4) укосами. Розрівнюють їх палеробами-розрівнювачами і волокушами.

Під час поливу затопленням нагортання валиків для обмежовування чеків проводять спеціальними валиконагортачами канавокопача КЗУ- 0,3 В або грейдерами. Висота таких валиків 30 – 45 см.

Розрахунок елементів техніки поливу по борознах.

Вихідними даними для розрахунку є: глибина борозни d_s; ширина по дну b=0; закладання укосів φ=1; коефіцієнт шорсткості n=0,04; допустима швидкість руху води у борозні v_доп==0,1...0,2 м/с; відстань між борознами а; поливна норма т; середня швидкість всмоктування води у грунт в першу годину, К_ср; похил зрошуваної ділянки L_not. За формулами визначають

площу живого перерізу

S= (b+ φd_s) d_s = φd_s²;

змочений периметр борозни

χ = b + 2 d_s √1+φ² = 2 d_s √1+ φ

гідравлічний радіус R= s/ χ (у першому наближенні R= d_s /2);

швидкісний коефіцієнт за Павловським

С = (1/n) R^1/3

швидкість руху води в борозні

v_доп = C√R L_not

За відомими φ, v_доп, і d_s визначають q_max= φ d_s ²v_доп. Довжину борозни l визначають з умови, що вона обслуговує площу, яка дорівнює аl. При поливній нормі т на цю площу необхідно подати об'єм води mal/10000 витратою q за час t. З рівняння mal/10000= qt визначають довжину борозни

Звідси

;

де λ – коефіцієнт, що враховує бічне всмоктування води в укоси борозни (для легких ґрунтів – 1,5, для важких – 2,5).

Одержане значення t використовують для обчислення довжини борозни l. Визначену довжину борозни заокруглюють до величини, кратної довжині поливної ділянки L.

Для правильної організації поливу визначають: кількість вивідних борозен на довжині ділянки N₁ = L/l; загальну кількість всіх поливних борозен на поливній ділянці шириною В N₂ = N₁B/а; кількість одночасно працюючих борозен, вважаючи, що полив здійснюється цілодобово (Т=24 год.), N = N₂ t/Т; витрату, яку необхідно подати на поливну ділянку, Q = qN; продуктивність праці поливальника залежно від тривалості поливу t, поливної норми m, поливного струменя q і умов поливу К.(K<1)

кількість поливальників, необхідних для проведення поливів

n = A_ntПt,

де A_nt – площа зрошення, га; t – тривалість поливу (з укомплектованого графіка гідромодуля), діб.

Розрахунок техніки поливу по смугах. Основним видом поливу по смугах є полив з головним пуском води. При цьому розміщення поливних смуг і елементів зрошувальної мережі на зрошуваній ділянці має правильну геометрію. Розрахунок техніки поливу включає визначення довжини і ширини смуги, питомої витрати води в голові смуги, тривалості поливу, висоти водоутримуючих валиків.

Розрахунок техніки поливу включає визначення довжини і ширини смуги, питомої витрати води в голові смуги, тривалості поливу, висоти водоутримуючих валиків.

Вихідні дані для розрахунку: мінімальна поливна норма т; середня швидкість всмоктування води в грунт у першу годину К_ср; показник степеня дорівнює 0,3 – 0,8; коефіцієнт шорсткості смуги дорівнює 0,04; похил смуги L_not; ширина В і довжина L поливної ділянки.

Розрахунок елементів техніки поливу по смугах проводиться на 1 м ширини смуги відповідно до допустимої швидкості руху води, v_доп, що дорівнює 0,1 – 0,2 м/с. Обчислення проводять аналогічно, як і при поливі по борознах.

Витрата води на 1 м ширини смуги q = s v_доп = d_s v_доп . Гранично допустиму довжину смуги визначають за формулою l=3,6qt10 000/т. Час, за який всмоктується поливна норма, визначають за формулою

Витрата на всю смугу становить Q=qb,

де b – ширина смуги, м.

Ширину смуги і висоту валика приймають з умови влаштування смуги.

Для організації поливу на ділянці визначають кількість вивідних борозен N₁=L/l і кількість всіх поливних смуг N₂= N₁В/b.

Кількість смуг, які одночасно поливаються

N= N₂t/T,

де T – тривалість поливу, год.

Витрата води нетто, що подається на поливну ділянку, Q_н = qN

Полив дощуванням, умови застосування, переваги і недоліки

Дощування – є найбільш раціональним, перспективним і механізованим способом поливу, який піддається повній автоматизації.

Перші досліди щодо застосування поливу дощуванням були поставлені у нашій країні в 1875 р. інженером Г. І. Аристовим. Пізніше полив дощуванням застосовували у Німеччині, Англії та інших країнах. '

Дощуванням поливають в Україні – 92 % поливних земель. На базі дощування успішно розвивається зрошення у Білорусії, Прибалтійських республіках, Нечорноземній зоні Росії

Дощування доцільно застосовувати на ділянках з суцільним рельєфом безпохилих і малопохилих територіях з ґрунтами середньої і високої водопроникності для поливу овочевих, технічних і зернових культур, садів, лук і культурних пасовищ.

Дощування – це розпилення зрошувальної води під дією штучно створюваного напору на дрібні краплини, які у вигляді дощу падають на рослини і грунт, зволожуючи їх і приґрунтовий шар повітря.

За строками і характером зволоження ґрунту та біологічною дією на сільськогосподарські культури розрізняють такі види дощування: звичайне та імпульсне.

Звичайне дощування. Під час звичайного дощування воду подають на поля у вигляді дощу із значним інтервалом – 5 – 10 діб для створення оптимальних запасів вологи в активному шарі ґрунту і пом'якшення мікроклімату приґрунтового шару повітря.

Надкронове дощування – спосіб поливу садів, під час якого розпилення води здійснюється над кронами плодових дерев. Це покращує ріст дерев і збільшує врожайність плодів, але призводить до змиву пестицидів з листової поверхні, що може призвести до розвитку хвороб.

Підкронове дощування – спосіб поливу садів під час якого розпилення води здійснюється під кронами або гілками дерев. Це збільшує врожайність плодів і зменшує витрати води на випаровування.

Протизаморозкове дощування – спосіб поливу з малою інтенсивністю дощу, який служить для захисту рослин від заморозків. Він заснований на тому, що вода під час охолодження виділяє тепло.

Імпульсне дощування – забезпечує щоденні поливи дуже малими поливними нормами, дозволяє регулювати мікроклімат, підтримувати відносну вологу в межах 70 – 80%, знижувати максимальну температуру на 2 – 3^º С. Цей спосіб застосовується для поливу багаторічних культур перш за все на ділянках з похилами до 0,2 і складним рельєфом, а також на важких ґрунтах з досить низьким коефіцієнтом фільтрації.

Полив дощуванням має низку переваг порівняно з іншими способами зрошення:

• ефективне використання зрошуваної території;

• збільшується коефіцієнт корисної дії зрошувальної мережі;

• маневрування поливними формами в широкому діапазоні (50 – 900 м³га) без втрат води на глибинну фільтрацію;

• високий рівень механізації і автоматизації процесу поливу;

• можливість проведення поливів на полях із складним мікрорельєфом, прямим і зворотним похилами;

• поліпшуються мікроклімат і умови розвитку кореневої системи рослин;

• можливість регулювання глибини зволоження ґрунту, що дуже важливо за близького залягання ґрунтових вод та за наявності просадочних ґрунтів.

Дощування має і низку недоліків:

• великі витрати металу на виготовлення дощувальних машин, установок і труб (40 – 120 кг/га);

• високу енергомісткість (40 – 100 квт-год. на один полив при m=300 м ³ /га);

• нерівномірність поливу під час вітру;

• неможливість глибокого зволоження важких ґрунтів;

• негативну реакцію окремих культур сімейства пасльонових, винограду та інших на цей спосіб зрошення.

Сучасні дощувальні установки, машини, системи.

Дощувальні насадки, агрегати, машини і установки. Пристрій для утворення штучного дощу, що немає частин, які переміщуються одна відносно одної, називається дощувальною насадкою. Пристрої для утворення штучного дощу і розподілу його по площі поливу, що включають рухомі елементи, називаються дощувальними апаратами і машинами. Дощувальні пристрої поділяють на короткоструминні (радіус дії до 10 м), середньоструминні (до 35 м) і далекоструминні (понад 35 м). За максимальної економічності, мінімальної метало-і енергомісткості вони мають рівномірно розподіляти воду по зрошуваному полю, дотримуючись заданих поливних норм, забезпечуючи високий КЗІ, внесення добрив одночасно з поливом, високу продуктивність праці, експлуатаційну надійність, тривалий строк служби і оптимальну інтенсивність дощу.

Шлангобарабанна дощувальна машина «IRTEC»

ТЕХНІЧНІА ХАРАКТЕРИСТИКА

1. Швидкість руху дощувального апарату чи консолі від 8 до 48 м/год.

2. Площа поливу від 0,15 до 0,5 га/год.

3. Питомий дебіт від 20 до 60 м³/год.

4. Робочий тиск від 3 Атм.

5. Довжина поливної консолі від 14 до 56 м.

6. Радіус поливу дощувального апарату від 30 до 70 м.

Рис. 31. Короткоструминна дощувальна насадка з конусним дефлектором 1 – корпус; 2 – планка; 3 – конусний дефлектор; 4 – вихідний отвір.

Дощувальні насадки можуть бути дефлекторні (відбивні) і струминні. Дефлекторні насадки (рис. 31) встановлюють на двоконсольних дощувальних агрегатах ДДА-100М, ДДА-100МА, на дощувальних машинах «Кубань», а також на дощувальних установках для поливу квітників, газонів і рослин у теплицях. Переваги дефлекторних насадок: рівномірне розпилення води з допустимим діаметром крапель (0,9 – 1,1 мм) при невеликих напорах (0,08... 0,15 МПа) і витратах енергії. Недоліки: невеликий радіус дії (б – 8 м) і висока інтенсивність дощу (0,7...1,1 мм/хв).

Барабанні зрошувальні машини

Струминні насадки (рис. 32 і 33) застосовуються в усіх обертальних дощувальних апаратах. За конструкцією вони мало відрізняються одна від одної, але істотно розрізняються за напором і витратою води, а також принципом обертання і дальністю польоту струменя.

Рис. 32. Середньоструминні дощувальні апарати: а – «Роса-1»; б – дощувальний апарат серії ІІДМ «Фрегат».	Рис. 33. Далекоструминний дощувальний аппарат ДД-80

Залежно від напору води і дальності польоту струменя насадки бувають короткоструминні (Н=0,15...0,25 МПа, R=7...20 м), середньоструминні (Н=0,25...0,40 МПа, Н=20.. .35 м) і далекоструминні (Н=0,4...1,0 МПа, R=35...100 м). Найпоширеніші середньоструминні і далекоструминні насадки.

Середньоструминні дощувальні насадки за типом приводу обертання ствола апарата поділяються на коромислові і з активною гідравлічною турбінкою. Можуть мати до трьох робочих сопел. Середньоструминні насадки встановлені на дощувальних машинах «Волжанка», «Фрегат», «Бригантина», «Каравелла», «Днепр», а також імпульсних апаратах «Коломна».

Далекоструминні дощувальні насадки за механізмом обертання ствола поділяються на коромислові (типу ДА), з активною гідравлічною турбінкою (типу ДД), реактивні, вакуумні і з приводом від іншого джерела енергії (типу ДДН). Полив далекоструминними насадками без обертання ствола не допускається для запобігання утворенню стоку води через високу інтенсивність дощу. Насадки типу ДД і ДА встановлюють на вертикальних стояках висотою не менше 1,5 м, знімають їх після закінчення поливного сезону.

Якість дощу, що створюється різними насадками, характеризується його інтенсивністю, діаметром крапель і силою їхнього удару об грунт і рослини. Чим менші інтенсивність дощу і діаметр крапель, тим менше руйнується грунт, тим краще всмоктується вода у грунт. Найбільшу силу удару мають краплі далекоструминних насадок.

Інтенсивність дощу – це шар дощу, який випадає за одиницю часу на одиницю площі, мм/хв.

Для дощувальних пристроїв, що працюють позиційно (КИ-50 «Радуга», «Сигма», «Волжанка», «Днепр»),

60 Q_sd 60 Q_sd

І = --------------- = -----------------

А L b

де L і b – довжина і ширина смуги зволоження з однієї позиції з урахуванням перекриття дощем з суміжних позицій, м;

Q_sd – витрати дощувальної машини, л/сек.;

А – площа поливу, яку займає машина під час поливу на одній позиції.

Для дощувальних машин з струминними обертальними насадками (ДДН–70.ДДН-100)

60 Q_sd μ

І = ----------------,

ΠR² n

де μ – коефіцієнт, що враховує перекриття дощем з суміжних позицій (під час поливу по квадратах μ ==1,57, а під час поливу по трикутнику – 1,2);

R. – радіус дії насадки, м; п – частота обертання насадки, хв^-1.

Для дощувальних машин, що працюють під час руху (ДДА, «Кубань», «Фрегат», «Бригантина»),

60Q_sd

І = ------------------,

L (b+S)

де L і b – довжина і ширина смуги зволоження при стаціонарному положенні агрегату з урахуванням перекриття з суміжних позицій, га; S – шлях агрегату за 1 хв, м.

Середня інтенсивність дощу порівнюється із швидкістю всмоктування води у грунт, під час якої не утворюються калюжі і поверхневий стік. При цьому потрібно дотримуватись умови І_ср. < К_всм. Застосування дощувальних пристроїв з інтенсивністю дощу, яка не відповідає всмоктувальній здатності ґрунту, допускається лише як виняток.

Пристрої для утворення штучного дощу і розподілу його на площі називаються дощувальними апаратами. Дощувальні апарати діляться на дощувальні агрегати, дощувальні машини і установки. Дощувальні агрегати – це трактор з навісним обладнанням. До них відносяться ДДА-100М, ДДА-100МА, ДДН-70, ДДН-100 та інші. Дощувальні машини – це установки з механічним засобом руху, а саме: "Кубань", "Фрегат", "Днепр", "Волжанка", "Бригантина", "Каравелла" та ін. Дощувальні установки – це набір переносних трубопроводів, насадок, гідрантів тощо. До них відносяться комплекти іригаційного обладнання КИ-50 "Радуга", дощувальне обладнання Z-50Д "Сигма", дощувальний шлейф ДШ 25/300 "Тимирязівець."

Сучасні дощувальні агрегати машини і установки залежно від типу використаних насадок поділяються на три типи: короткоструминні (низьконапірні), середньоструминні (середньонапірні) і далекоструминні (високонапірні). Розрізняються вони як конструкцією і технічними особливостями дощувальних насадок, так і структурою та якістю дощу, радіусом дії, напором, витратою води і продуктивністю.

Короткоструминні дощувальні машини. До цієї групи належать такі дощувальні машини і установки: ДДА100М, ДДА-100МА, «Кубань» і ДШ-25/300 «Тимирязівець».

Середньоструминні ( радіус дії до 35 м) – "Фрегат", "Днепр", "Волжанка", "Бригантина", "Каравелла", "Ока", іригаційні комплекти КИ-50 "Радуга", "Сигма", комплект синхронно-імпульсного дощування КСИД-10.

Далекоструминні (радіус дії понад 35 м) – ДДН-70, ДДН-100 та ін.

Типи дощувальних систем. За дією і конструктивними особливостями дощувальні системи поділяються на стаціонарні, напівстаціонарні, пересувні. У стаціонарних системах всі елементи, крім дощувальних машин і агрегатів займають постійне місце. У напівстаціонарних дощувальних системах рухомими можуть бути розподільні і дощувальні трубопроводи. У пересувних системах всі елементи в процесі поливу пересуваються. Такі системи мають невелику площу (овочеві ділянки, культурні пасовища). Елементами дощувальних зрошувальних систем є:

- джерело зрошення;

- насосно-силове обладнання;

- постійна мережа каналів і трубопроводів;

- тимчасова мережа каналів або швидкорозбірних трубопроводів;

- стаціонарні або рухомі дощувальні агрегати, машини, установки, апарати.

Конструктивні особливості, технічні характеристики, технологія поливу дощуванням.

Короткоструминні дощувальні агрегати ДДА-100М і ДДА-100МА призначені для зрошення зернових, технічних, овочевих, баштанних і кормових культур, а також трав на ділянках з похилами до 0,003. Витрата ДДА-100М – 100 л/с, ДДА-10ОМА – 130 л/с. Дощувальні машини ДДА-100М і ДДА-100МА складаються з трактора ДТ-54А і ДТ-75М, просторової двоконсольної трикутної ферми з дощувальними насадками, рами для кріплення ферми на тракторі, насосної установки, гідропідживлювача, гідросистеми керування і системи освітлення. Трактор є самохідною опорою і джерелом енергії для насоса, гідравлічної і електричної систем.

Дощувальна машина ДДА 100

Відцентровий насос, що приводиться в рух трактором, всмоктує воду з тимчасового зрошувача через плаваючий всмоктувальний клапан і подає її по двох нижніх поясах ферми до короткоструминних насадок, розміщених за довжиною і шириною ферми через 4 м. На фермі довжиною 110 м встановлено 52 дефлекторні насадки з витратою по 2,3 л/с і дві кінцеві секторні – по 5 л/с кожна.

Агрегати ДДА-100М і ДДА-100МА аналогічні за будовою та роботою, розрізняються потужністю трактора, витратою насоса та швидкістю руху вперед.

Для нормальної роботи агрегатів тимчасові зрошувачі нарізають канавокопачем прямолінійно через 120 м глибиною до 1 м і шириною по дну 0,5...0,6 м з закладанням укосів 1 : 1 по попередньо спланованій трасі з похилом 0,0005...0,003. З одного боку зрошувача, найчастіше з лівого за течією, грейдером влаштовують дорогу для трактора. Втрати площі під зрошувачі становлять близько 5 %.

Для забезпечення необхідної глибини тимчасові зрошувачі переносними перемичками розділяють на б'єфи довжиною 100 – 500 м. Агрегати послідовно переходять від одного б'єфа до іншого. За оптимальної технологічної схеми полив проводять з голови зрошувача. Для забезпечення високого коефіцієнта використання робочого часу число проходів агрегатів має бути непарним.

Таблиця 16

Технічна характеристика ДДА-100М і ДДА- 100МА

Показники	Марка машини
	ДДА-100М	ДДА-100МА
Витрати води, л/с Робочий напір води, м Ширина захвату, м Відстань між зрошувачами, м Продуктивність за час роботи при M = 300 м ^3 /га, Продуктивність за зміну, га Сезонна продуктивність, га Середня інтенсивність дощу, мм/хв Допустимі похили Швидкість руху, км/год	100 23-30 120 120 1,0 6,4 110-120 2,4-3,0 0,005 0,411	130 37 120 120 1,6 11,1 140 2,5 0,005 до 1,03

Рис. 34 Технологічна схема роботи дощувальних машин ДДА-100М і ДДА-100МА

Електрифікована дощувальна машина фронтального переміщення (ЕДМФ) «Кубань» призначена для зрошення кормових, зернових, технічних і овочевих культур, включаючи високостеблові, переважно у степовій зоні країни.

Дощувальна машина Кубань-ЛК1М

Машина складається з агрегатного вузла, прольотів ферми, 16 ходових електроприводних візків і консолей. На рамі агрегатного вузла монтують двигун, насос, генератор і шарнірний водозабір поплавкового типу. На перших візках, колеса яких розміщені на відстані 6 м одне від одного, встановлюються поливні баки і щити керування рухом машини. Крайніми візками задається швидкість руху машини і, отже, величина поливної норми. Крило машини закінчується консоллю у вигляді труби на вантовій підвісці. Діаметр основного трубопроводу – 168 мм, .консольного – 102 мм, довжина консолі – 25м.

Фермові прольоти довжиною 52,5 м мають на трубопроводі 20 коротко струминних дощувальних насадок з напівсферичним дефлектором, що спрямовує факел дощу в один бік. Розмір краплин не перевищує 1 мм. Середня інтенсивність дощу – 0,9...1,1 мм/хв. Одна машина, що має витрату 170 л/с, обслуговує ділянку розміром 800х1500...2000 м. Водозабір здійснюється з відкритого облицьованого каналу шириною по верху 3,8 м, по дну 0,6 м, глибиною 1,1 м, з похилом до 0,0001, який поділяє ділянку на дві однакові частини. Вздовж каналу натягується трос, що задає і контролює напрямок руху машин. Поряд з тросом для проходу центрального візка прокладається спланована польова дорога.

Полив необхідно починати малою поливною нормою за високої швидкості руху від середини каналу (рис.35). Дійшовши до краю поля, машина за низької швидкості у зворотному напрямку поливає повною нормою до середини поля. Друга частина поля поливається так само.

Новою модифікацією машини «Кубань» є дощувальна машина колового переміщення «Кубань-ЛК». У ній замість електродвигунів для переміщення застосований електропривод, що дозволяє використовувати цю машину на зрошувальних системах із закритою мережею трубопроводів.

Таблиця 17

Технічна характеристика дощувальних машин Кубань М-1 і Кубань ЛК

Показники	Марка машини
	Кубань М-1	Кубань ЛК
Витрати, л Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Допустимий похил Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату, м Сезонна продуктивність, га	170 0,58 0,35 0,001 під час руху з каналу 786 160	140 0,4 0,3 0,01 під час руху з трубопроводу 946 до 200

Рис. 35 Технологічна схема роботи дощувальної машини "Кубань"

1 – внутрішньогосподарський розподільний канал; 2 – водовипуск у ділянковий зрошувач;

3 – ділянковий зрошувач; 4 – дощувальна машина; 5 – напрямок пересування:

6 – межа поля.

Дощувальний шлейф ДШ-25/300 застосовують для поливу пасовищ, лісів, садів і сільськогосподарських культур у всіх зонах зрошувального землеробства. Шлейф складається з стального трубопроводу діаметром 102 мм і довжиною 150 м, трьох карусельних дощовиків «Тимирязевець», розміщених на відстані 50 м один від одного за довжиною трубопроводу. Карусельний дощувач складається з двох алюмінієвих трубчастих стволів. Один з них закінчується коротко струминною дощувальною насадкою з конусним дефлектором, а другий має струменеве сопло. Обертається дощувач навколо осі під дією реактивної сили, що виникає внаслідок похилу великого сопла насадки відносно осі сопла дощувача..

Таблиця 18

Технічна характеристика дощувального шлейфу ДШ -25 -300

Показники	ДШ-25-300
Витрати, л/сек. Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату, м Сезонна продуктивність, га	26-30 0,5 0,17 позиційно із закритого трубопроводу 300 25

Середньоструминні дощувальні машини і установки. До цієї групи належать дощувальні машини «Фрегат», «Днепр», «Волжанка», іригаційні комплекти КИ-50 «Радуга», «Сигма», комплект синхронно-імпульсного дощування КСИД-10. Багатоопорна автоматизована дощувальна машина «Фрегат» призначена для поливу зернових, овочевих і технічних культур, багаторічних трав, лук і пасовищ при похилі до 0,05. Це трубопровід, що рухається по колу. Він встановлений на А-подібних колісних опорах-візках. На трубопроводі розміщено 38...50 середньоструминних дощувальних апаратів. Конструктивна довжина трубопроводу змінюється залежно від кількості опор, яких може бути від 7 до 20.

На трубопроводі є кінцевий далекоструминний апарат секторної дії з радіусом поливу 35...40 м. Полив здійснюється під час руху машини по колу. Воду беруть від гідрантів закритої мережі або із свердловин. Машина до гідранту приєднується за допомогою стояка нерухомої опори.

Продуктивність поливу залежить від довжини трубопроводу і поливної норми, яка становить 240 – 1200 м³/га. На кожному самохідному візку є гідравлічний привод, який забезпечує рух, і система автоматичної синхронізації швидкості руху візків. Машина має дві системи аварійного захисту: механічну та електричну, які автоматично зупиняють машину під час перегину трубопроводу.

Таблиця 19

Деякі технічні характеристики окремих модифікацій машини «Фрегат» типу ДМ і ДМУ

Модифікація машини	Кількість опор	Довжина, м	Витрати води, л/с	Напір, МПа	Середня інтенсивність, мм/хв
ДМ-335–58	12	335,1	58	0,50	0.26
ДМ-365–68	13	364,7	68	0,53	0,28
ДМ-394–80	14	394,3	80	0,58	0,29
ДМ-424–90	15	423,9	90	0,63	0,30
ДМ-454–100	16	453,5	90...100	0,65	0,31
ДМУ-А199–28	7	199,0	28	0,47	0,22
ДМУ-А253–38	9	253,4	38	0,50	0,24
ДМУ-А308–55	11	307.8	55	0,54	0,27
ДМУ-А362—50	13	362,2	50	0,54	0,21
ДМУ-А417–55	15	416,5	55	0,57	0,21
ДМУ-Б379–75	13	379,2	75	0,57	0,29
ДМУ-Б434–90	15	433,6	80	0,59	0,31
ДМУ-Б488—90	17	487,9	90	0,64	0,27
ДМУ-Б542–90	19 549,3	549,3	90	0,62	0,25
ДМУ-Б572–90	20 571,9	571,9	90	0,66	0,24

Машину «Фрегат" можна застосовувати для роботи на одній або двох позиціях з переміщенням за допомогою трактора. Площа поливу за зміну – 3,5...5,0 га, за сезон – до 160 га. Трубопровід розміщується на висоті 2,2 м, що дозволяє зрошувати будь-які сільськогосподарські культури. Повний час обертання трубопроводу – від 50 до 250 год.

Для різних природно-кліматичних та господарських зон випускаються різні модифікації цієї машини. Базовою моделлю машини «Фрегат» є машина ДМ-454-100 довжиною 454 м і витратою води 100 л/с. Загальна будова і принцип дії машин типу ДМ і ДМУ аналогічні. На машинах ДМУ-А з кількістю візків до 15 встановлені гнучкі вставки. Машини ДМУ-Б мають трубопровід довжиною до 572 м.

Рис. 36. Схема зрошення дощувальними машинами "Фрегат"

1 – джерело зрошення; 2 – насосна станція; 3 – розподільний трубопровод;

4 –- польовий трубопровід; 5 – вузол підключення дощувальної машини

До основних недоліків цієї машини належать: недополив 10 – 12 % площі в кутах поля, велика металомісткість і висока енергомісткість. Для дополиву кутів доцільне сумісне застосування машин «Фрегат» і «Волжанка». Можна застосовувати також КИ-50, ДДН-70, ДДН-100, стаціонарні дощувальні системи.

Новими модифікаціями машини «Фрегат» є дощувальні машини «Фрегат»-ДМУН-Б463-48 і «Фрегат»-ДМУ-Асс-417-55.

"Фрегат»-ДМУН є широкозахватною багатоопорною автоматизованою дощувальною машиною колової дії з пониженим напором. Витрата води-48 л/с, тиск на гідранті-0,37 МПа, ширина захвату – 463 м.

«Фрегат»-Асс також є широкозахватною, багатоопорною автоматизованою дощувальною машиною колової дії, але призначеною для проведення поливів тваринницькими стічними водами.

Багатоопорна дощувальна машина ДФ-120 «Днепр» призначена для зрошення зернових і технічних культур, лук і пасовищ в усіх зонах зрошувального землеробства на ділянках із спокійним рельєфом і загальним похилом не більше 0,02. Це самохідна машина з електроприводом від начіпної електростанції, працює позиційно від гідрантів закритої зрошувальної мережі. Складається з 17 двоколісних опорних візків велосипедного типу, водопровідного алюмінієвого трубчастого поясу довжиною 448 м, встановленого на висоті 2,1 м від поверхні грунту. На трубопроводі розміщено 34 відкрилки з середньоструминними дощувальними апаратами «Роса-3». Напір у гідранта – 0,45 МПа, витрата води – 120 л/с, відстань між гідрантами – 54 м.

Машина працює позиційно. Продуктивність її за 1 год. роботи поливною нормою 300 м³/га дорівнює 1,46 га, середня інтенсивність дощу – 0,3 мм/хв, обслуговуючий персонал – один оператор на дві машини. Порівняно з машиною «Фрегат», «Днепр» дає зменшення напору на гідранти у 1,5 разу, швидше переобладнується з робочого у транспортне положення, працює фронтально і забезпечує полив усієї площі поля. Привод візків машини електричний. З позиції на позицію машина переміщується з швидкістю 0,47 км/год. Машина обладнана механізмом керування з системою сигналізації і синхронізації руху візків.

Таблиця 20

Технічна характеристика дощувальної машини ДФ-120 "Днепр"

Найменування показників	ДФ-120 "Днепр"
Витрати, л Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату, м Сезонна продуктивність, га Допустимий похил	120 0,45 0,3 позиційний з трубопроводу 448 140 0,02

Рис. 37. Технологічна схема роботи дощувальної машини "Днепр"

1-розподільчий трубопровід; 2-польовий трубопровід; 3-гідрант; 4-дощувальна машина;

5-напрямок пересування; 6 - пересувна електростанція.

Дощувальний колісний трубопровід ДКШ-64 «Волжанка», призначений для поливу низькостеблових зернових, деяких видів овоче-баштанних і технічних культур, багаторічних трав, лук і пасовищ на ділянках з похилами до 0,02.

Машина складається з двох поливних крил діаметром 130 мм і довжиною по 395,6 м, що змонтовані з окремих труб довжиною 12,6 м. На кожному крилі жорстко закріплено 34 металевих колеса діаметром 191 см. У центрі кожного крила є приводні візки з двигунами внутрішнього згоряння «Дружба-4», які переміщують машину з позиції на позицію. На кожному крилі встановлено 32 середньоструминних дощувальних апарати з дальністю польоту струменя 17 – 18 м, витратою 0,9 – 1,0 л/с при напорі 0,30 – 0,40 МПа. До гідрантів, розміщених на відстані 18,3 м один від одного, крила машини підключаються за допомогою гнучких шлангів. Машина працює позиційно з загальною витратою двох крил 62,7 л/с, зрошуючи одночасно 1,46 га. Довжина машини і витрати можуть змінюватись залежно від кількості підключених трубосекцій.

Уздовж закритого трубопроводу з гідрантами прокладають дорогу. Один оператор керує роботою двох установок.

Таблиця 21

Технічна характеристика дощувальної машини ДКШ-64 "Волжанка"

Показники	ДКШ-64 "Волжанка"
Витрати, л/с Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Допустимий похил Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату, м Сезонна продуктивність, га	до 64 0,35-0,4 0,25-0,3 0,02 позиційно з трубопроводу до 800 м до 70 м

Рис. 38. Технологічна схема роботи дощувальної машини ДКШ-64

1 – Польовий трубопровід; 2 – Гідрант; 3 – Дощувальна машина.

Комплекти іригаційного обладнання КИ-50 «Радуга» і дощувального обладнання Z-50Д «Сигма» призначені для зрошення овочевих, кормових і технічних культур, а також лук, пасовищ і плодово-ягідних насаджень. Комплекти однотипні, це серія, що складається з двох розподільних трубопроводів і чотирьох переносних дощувальних крил, обладнаних середньоструминними апаратами «Роса-3» і ПУК-2.

Таблиця 22

Технічна характеристика комплектів КИ-50 "Радуга і Ζ-50 "Сигма"

Показники	КИ-50 "Радуга"	Ζ-50 "Сигма"
Витрати, л Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Допустимий похил Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату води, м Сезонна продуктивність, га	47 0,45 0,27 0,02 позиційно з трубопроводу 565 50	39,2 0,45 0,12-0,28 0,02 позиційно з трубопроводу 565 50

Рис. 39. Технологічна схема роботи КИ-50 «Радуга»

1 – насосна станція СНП-50/80; 2 – магістральний трубопровід; 3 – дощувальне крило;

4 – дощувальний апарат «Роса-3»; 5 – гідрант; 6 – розподільний трубопровід.

Далекоструминні дощувальні машини. До цієї групи належать дощувальні машини ДДН-70 і ДДН-100, призначені для поливу овочевих, зернових і технічних культур, лук, пасовищ, садів і лісорозсадників.

Далекоструминний дощувач начіпний ДДН-70 складається з таких основних складальних одиниць: далекоструминного дощувального апарата з механізмом обертання ствола, відцентрового насоса, водоміра, всмоктувальної лінії, гідропідживлювача. Всі ці складальні одиниці монтуються на зварній рамі, яка начіплюється на трактори Т-74 або ДТ-75.

ДДН – 100

Водозабір здійснюється з тимчасових зрошувачів або від гідранта із закритої мережі з застосуванням обладнання безканального живлення. Має змінні сопла діаметром 30 – 55 мм.

Струмінь води у ДДН-70 чутливий відносно вітру. За швидкості вітру до 1,5 м/с полив ведуть по колу, а за 1,5 – 5,5 м/с – по сектору. Відстань між тимчасовими зрошувачами або трубопроводами – 100 м. Площа поливу за 1 год. роботи при m=300 м³/га становить 0,5 га, за зміну – 5 га, а за сезон – 60 – 70 га. Обслуговуючий персонал - одна людина.

Далекоструминний дощувач начіпний ДДН-100 за будовою аналогічний машині ДДН-70, але відрізняється від неї витратою, напором і радіусом дії. У зв'язку з цим відстань між суміжними позиціями під час поливу по колу дорівнює 145 – 150 м, а по сектору – 80 м. Відстань між тимчасовими зрошувачами або трубопроводами становить 120 м. Дощувальне обладнання начіплюється на трактори Т-150, Т-150А, Т-4А і ДТ-75М. Площа поливу при m=300 м³ / га за 1 год. роботи становить 0,7 га, за зміну – 7,5, а за сезон – 100 – 150 га.

Таблиця 23

Технічна характеристика далекоструминних дощувальних машин

Показники	ДДН-70	ДДН-100
Витрати, л/сек Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Допустимий похил Спосіб дощування Спосіб забору води Радіус дії, м Сезонна продуктивність, га	65-75 0,5 - 0,55 0,41 0,05 позиційно з каналу 70 70	100 0,85 0,3-0,45 0,05 позиційно з каналу 85 100

Рис. 40 . Технологічні схеми роботи дощувальної машини ДДН-100:

а – по квадратах; б – по трикутнику; а – по сектору;

1 – внутрішньогосподарський розподільник; 2 – ділянковий зрошувач; 3 – водовипуск у тимчасовий зрошувач; 4 – тимчасовий зрошувач; 5 – водовідвідна мережа.

Перспективні дощувальні машини. Сучасний етап розвитку меліорації у нашій країні характеризується інтенсивним введенням нових зрошуваних земель у малообжитих районах країни з дефіцитом трудових ресурсів, що передбачає високий рівень механізації і автоматизації процесу поливу. У зв'язку з цим питання удосконалення техніки поливу набувають все більшої актуальності.

Нині один з основних напрямків у розвитку техніки поливу як в нашій країні, так і за рубежем – безперервне збільшення кількості типів поливної техніки, що різняться між собою принципом водорозподілу, конструкцією, робочими параметрами, продуктивністю праці. Ця тенденція обумовлена різноманітністю природних умов і прагненням розробити техніку, найефективнішу для конкретних умов.

У результаті проведених досліджень існуючих дощувальних машин встановлено, що потенціальні можливості багатьох з них ще не вичерпані, тому необхідно продовжити роботи щодо їх удосконалення, поліпшення якості дощу, зниженню метало- і енергомісткості.

Найперспективніші у цьому відношенні багатоопорні дощувальні машини, які монтуються з однотипних секцій, їх легко пристосувати до різноманітних грунтово-рельєфних умов. Ведуться роботи щодо застосування на багатоопорних машинах гідро- та електроприводів, що значно підвищить продуктивність цих машин. Прикладом технічного удосконалення широкозахватної дощувальної техніки є машина «Бригантина».

Автоматизована реверсивна дощувальна машина «Бригантина» з пристроєм поливу кутів (ППК) призначена для поливу зернових, овочевих і технічних культур, включаючи високостеблові, а також трави. Машина рухається по колу як за стрілкою годинника, так і проти неї за допомогою електродвигунів, встановлених на опорах.

Трубопровід машини складається з трубопроводів основного і поворотного крил (ППК). Крім середньоструминних апаратів колової дії (31 шт.) в кінці основного трубопроводу встановлено кінцевий далекоструминний апарат секторної дії, який включається для поливу на перехідних до кута ділянках поля. Трубопровід основного крила встановлений на десяти самопересувних візках. Трубопровід ППК встановлений на десятому візку основного крила машини і шарнірно приєднаний до поворотного водопереходом.

«Бригантина» має системи керування і захисту, що забезпечують пуск, рух машини по колу, полив кутів, нормальну і аварійну зупинку машини.

Під час руху основного крила по колу, колія коліс дев'ятого візка збігається з колією візка ППК, який є одинадцятим. Трубопровід ППК приєднаний шарнірно до правого стояка десятого візка через поворотний пристрій. Режим руху ППК під час поливу кутів задається на приладі керування поворотним прольотом, встановленим на десятому візку.

Зупинка машини в кутах поля здійснюється чотирма телескопічними штангами, встановленими на полі з таким розрахунком, щоб лінія трубопроводу поворотного прольоту збігалася з діагоналлю поля. Під час спрацювання сигналізатора під дією штанги зупинки основного крила машина автоматично зупиняється і починається повертання поворотного крила проти стрілки годинника і зворотно на кут 260°, з них 90° проходить без поливу у прискореному режимі.

На час роботи ППК дощувальні апарати основного крила відключаються. Якщо поворотне крило досягло вихідного положення, автоматично включається двигун десятого візка і машина продовжує полив, рухаючись до наступного кута поля.

Дощувальна машина «Каравелла»

На базі машини «Фрегат», що випускається серійно, створено нову дощувальну машину «Каравелла» фронтальної дії з гідроприводом і забором води під час руху з відкритого каналу. Машина складається з центрального енергетичного візка з насосно-силовою установкою ДНУ-120/70 і водопровідного трубопроводу, що має 26 візків-опор.

В останні роки на базі дощувальної машини «Кубань» створено низку високопродуктивних уніфікованих дощувальних машин. Найперспективнішою є машина МДФА-200/800 «Таврия», яка працює від закритої зрошувальної мережі. Вона складається з таких основних складальних одиниць: двох автоматичних водозабірних пристроїв (роботів), водопровідного пояса з 310 короткоструминними насадками, енергетичної установки (дизель-генератор), систем автоматичного керування рухом.

Дощувальна машина ДКГ -80 "Ока" за конструкцією і схемою роботи аналогічна дощувальній машині "Волжанка", застосовується для зрошення стічними водами.

Таблиця 24

Технічні характеристики перспективних дощувальних машин

Показники	Вид дощувальної машини
	"Бригантина"	"Таврія"	ДКГ-80 "Ока"	"Каравелла"
Витрати, л/сек Тиск, МПа Інтенсивність дощу, мм/хв Допустимий похил Спосіб дощування Спосіб забору води Ширина захвату, м Сезонна продуктивність, га	63 0,56 0,23 0,05 під час руху з трубопров. 470 85	200 0,45 0,27 0,02 в русі з трубопров. 814 до 200	100 0,40 0,21 0,02 позиційно з трубопров. 800 70	150 0,56 0,21 0,02 під час руху з каналу 740 140

Дощувальна машина Leader 20

Дощувальна машина Otech

Дощувальна машина Харвест 500-110

Вибір дощувальної техніки з врахуванням природно-господарських умов, розмірів та конфігурації полів сівозмін.

Вибір дощувальної техніки для конкретних умов здійснюється в два етапи. На першому етапі визначається можливість використання дощувальної техніки. На другому – встановлюється економічна доцільність використання. Під час визначення можливості використання дощувальної техніки слід враховувати гідрогеологічні, агротехнічні і господарські умови, рельєф, кліматичні фактори та інше.

Гідрогеологічні умови. За близького залягання від поверхні землі рівня мінералізованих грунтових вод ( близько 2,5 м) і слабкої дренованості території спосіб поливу дощуванням застосовувати не рекомендується.

Агротехнічні і господарські умови. Не рекомендується використовувати спосіб поливу дощуванням за великих зрошувальних і поливних норм, глибокого розташування кореневої системи сільськогосподарських культур, які вирощуються на сівозмінній ділянці.

Рельєфні умови. Похил поверхні і наявність схилів впливають на розміри відкритої і закритої зрошувальної мережі і вибір дощувальної техніки. Зрошення дощуванням використовується в основному при похилах до 0,05.

Кліматичні фактори. Метеорологічні умови (опади, температура, вологість повітря) обумовлюють встановлення поливних режимів і впливають на вибір техніки поливу. За швидкості вітру понад 2 м/сек не можна використовувати далекоструминні дощувальні машини, понад 5 м – короткоструминні.

Економічна доцільність використання дощувальної техніки має встановлюватись шляхом порівняння техніко-економічних показників, важливим із яких є строк окупності капіталовкладень.

Розміри полів пов’язуються з розмірами дощувальної техніки. На одній сівозмінній ділянці не допускається використання понад два типи дощувальної техніки. Кожне поле обслуговується тільки одним типом дощувальної техніки (табл. 25).

Розрахунок елементів техніки поливу дощуванням. Під час поливу дощуванням визначають продуктивність дощувальних машин, їх кількість, інтенсивність дощувальних пристроїв, тривалість поливу тощо.

Продуктивність (годинна, змінна, добова, сезонна) визначається за формулами

1.Продуктивність за годину:

3,6 Q_sd

А_г = ----------------,

m k_в

Q_sd – витрати дощувальної машини, л/с;

M – поливна норма, м³ /га;

k_в – коефіцієнт випаровування (1,05 – 1,3)

2. Продуктивність за зміну:

3,6 Q_sd t к_зм

А_зм = -----------------------,

mk_в

t – тривалість зміни, 8 год;

к_зм. – коефіцієнт використання робочого часу за зміну.

Таблиця 25

Умови застосування дощувальної техніки

3.Продуктивність за добу:

86,4 Q_sd к_dau

А_dau = -----------------------,

mk_в

к_dau – коефіцієнт використання робочого часу за добу

4.Сезонна продуктивність:

86,4 t_кр.Qs_sd к_dau к_сез.

Асез. = -------------------------------,

mk_в

к_сез. – коефіцієнт використання робочого часу за сезон.

5. Інтенсивність дощу для кожної дощувальної машини визначається за формулами наведеними раніше.

Дощувальна машина ДДА -100 МА

Довжина б’єфу

Н - h_мін - ∆

L_б = -------------------------,

L_not т. зр.

Н – будівельна глибина зрошувача, (0,75-1.1 м);

h_мін – мінімальна допустима глибина води у зрошувачі, ( 0,3 м);

∆ – перевищення дамби над рівнем води (0,10-0,15 м.)

Кількість б’єфів

L_т.з.

П_б = --------------,

L_б

L_т.з.– довжина тимчасового зрошувача;

L_б – довжина б’єфу;

Середній шар води за один прохід:

60 Q_sd К_в

h_пр = ------------------------,

В V

В – ширина захвату дощувального агрегату, (120 м)

V – середня швидкість руху,

Кількість проходів агрегату по б’єфу:

m

п_пр = ----------,

h_пр

Дощувальні машини ДФ-120 "Днепр" і ДКШ-64 "Волжанка"

Тривалість поливу з однієї позиції

0,1 m А_nt К_в

t^поз = ---------------------,

60 Q_sd

А_nt – площа з однієї позиції, м; ДКШ-64 - (18 х 800); ДФ - 120 - (54 х 460);

Дощувальні машини ДДН-70, ДДН-100

Тривалість поливу з однієї позиції:

m

t_поз = ------------

і п

і – інтенсивність дощу, мм/хв.;

п – частота обертання насадки.

Дощувальна машина "Фрегат"

Час, за який машина виконує один оберт:

m_р Т_мін

Т = ------------------

m_міп

m_р- – розрахункова поливна норма, м³ /га

m_міп – мінімальна поливна норма, м³ /га (технічна характеристика машини);

Т_мін – мінімальний час повного оберту, год (технічна характеристика машини).

Імпульсне і дрібнодисперсне дощування.

Імпульсне дощування – це один з найновіших прогресивних напрямків у дощуванні. Імпульсне дощування застосовується для поливу багаторічних трав під час складних рельєфах і похилах від 0,05 до 0,3, на незасолених грунтах будь-якої водопроникності. Зрошення імпульсним дощуванням здійснюється випліскуванням невеликих об'ємів води за допомогою спеціальних дощувальних апаратів. Найширше застосовується синхронно-імпульсне дощування, коли імпульсні апарати працюють одночасно на всій площі в режимі пауз нагромадження в гідропневмо-акумуляторах і періодів випліскування води під дією стиснутого повітря. Ці паузи безперервно чергуються. Тривалість пауз нагромадження може бути у 20 – 200 разів більше тривалості випліскування води.

Система синхронно-імпульсного дощування проектується з окремих ділянок- блоків, у межах яких здійснюється автономне керування режимом роботи комплекту КСИД-10, який складається з насосної станції, трубопроводів, імпульсних дощувачів, генератора командних сигналів, датчика необхідності поливу, пульту керування, гідропідживлювача і контрольно-вимірювального обладнання.

Рис.41. Схема комплексного синхронного імпульсного дощування КСИД-10

1 – насосна станція; 2 – контрольний гідроакумулятор; 3 – розподільний трубопровід;

4 – імпульсний дощувальний аппарат; 5 – поливний трубопровід; 6 – датчик необхідності поливу;

7 – генератор командних сигналів; 8 – пульт керування

Таблиця 26

Технічна характеристика КСИД-10, КСИД -10А

Показники	КСИД-10	КСИД-10А
Площа поливу, га Робочий напір, МПа Водоподача, м^3 /га на добу Кількість дощувачів Тривалість робочого циклу, хв Витрати дощувачів, л/с	10-10,6 0,6-0,65 20-100 51-55 1 0,1-0,2	10-10,6 0,66 20-110 59 1 0,23

Імпульсний дощувач «Коломна-15» складається з гідропневмоакуму- лятора, запірного органу і дощувальної насадки «Роса-3» з механізмом повертання. Гідроакумулятор – це водоповітряний резервуар, розділений еластичною мембраною і перфорованим склепінням на дві частини. Нижня частина попередньо заповнюється стиснутим повітрям. У верхню частину надходить вода. Гідрокерований запірний орган – поршневого типу із скидом води в дощувальну насадку. Генератор командних сигналів служить для періодичного зменшення тиску у трубопроводах для створення сигналу, який забезпечує одночасне випліскування дощувачами нагромадженої води.

Датчик необхідності поливу служить для автоматичного включення або виключення насосної станції шляхом передачі дискретної інформації про вологозапаси у грунті. Датчик – це водний випарник типу ГГИ-3000, що має сигналізатор положення горизонтів води і з'єднаний з пультом керування каналом зв'язку. Комплект обладнаний контрольно-вимірювальними приладами (водолічильник, лічильник імпульсів, лічильник мотогодин) і аварійного захисту на випадок неполадок у роботі.

Рис. 42. Імпульсний дощувач "Коломна-15"

1 – гідроакумулятор; 2 – запірний орган; 3 – дощувальна насадка "Роса-3";

4 – перфороване склепіння; 5 – еластична мембрана.

Система працює так: від сигналу, що надійшов від датчика поливу, включається насосний агрегат, який подає воду до всіх імпульсних дощувачів комплекту. Через запірні органи вода надходить у верхню частину гідроакумуляторів, стискаючи повітря, що міститься під мембраною. Після наповнення всіх дощувачів водою до розрахункового об'єму генератор командних сигналів з'єднує трубопроводи з атмосферою. Тиск у них різко зменшується і при цьому одночасно на всій території спрацьовують дощувачі. Після випліскування дощувальні насадки повертаються на кут 3 – 5° і робочий цикл «нагромадження -випліскування» повторюється.

Режим роботи імпульсних апаратів дозволяє працювати з малими витратами води порядку 0,1 – 0,2 л/с. Для будівництва зрошувальної мережі застосовують металеві або пластмасові труби малого діаметра (12 – 30 мм). Імпульсне дощування з інтенсивністю дощу 0,001 – 0,005 мм/хв може застосовуватись для зрошення сільськогосподарських культур на будь-яких за водопроникністю грунтах і за великих похилів практично без створення потоку.

Поливи імпульсним дощуванням доцільно проводити в усіх районах країни, особливо в зоні недостатнього зволоження. Ефективність дощування оцінюють аналізом показників, основними з яких є: якість сільськогосподарської продукції, оптимальний режим зрошення, капітальні затрати, експлуатаційні витрати, витрати праці, енергії, металомісткості.

Дрібнодисперсне аерозольне зволоження є одним з нових способів зрошення, який застосовується для ефективного регулювання мікроклімату приґрунтового шару повітря. Суть його полягає у розпиленні (диспергуванні) зрошувальної води на дрібні краплини (50 – 300 мкм), які вкривають листову поверхню рослин і не скочуються з неї на грунт, а залишаються до повного випаровування. Цей процес супроводиться підвищенням відносної вологості повітря, зменшенням температури листової поверхні, скороченням витрати вологи на сумарне водоспоживання, захистом рослин від атмосферної посухи, сприяє активізації процесу фотосинтезу і підвищенню врожайності сільськогосподарських культур.

Дрібнодисперсне зволоження (ДДЗ) проводять, як правило, тільки вдень, коли температура повітря перевищує фізіологічні оптимальні значення для розвитку сільськогосподарських культур. Норма разового поливу становить 80 – 600 л/га за годину.

Диспергування води при ДДВ здійснюється туманоутворювальними установками ТОУ-6, ТОУ-7 та ін. Туманоутворювальна установка складається з двох основних частин: генератора високошвидкісного потоку повітря (як правило, газотурбінного авіадвигуна, що відпрацював льотний ресурс) і соплового апарата з водорозподільним пристроєм. Довжина факела активного розподілу води змінюється від 70 до 150 м залежно від швидкості і напрямку вітру. Витрата води становить 100 – 300 л/хв, але не більше 20 – 30 м³ год на 1 га. Агрегат пересувається на нову позицію трактором через 3 – 4 год. При повному розвороті сопла на 360° і середній довжині факела 100 м з однієї позиції можна зволожувати близько 4 га з витратою води 20 м³ /га. Денна продуктивність установки - 16 га, сезонна-190 га. Установка може працювати від закритої мережі з розміщенням гідрантів через 200 м. Для проведення зволоження установка ТОУ може забирати воду з автоцистерни ЗИЛ-130 ємкістю 12 м³. За швидкості пересування агрегату 9 км/год витрата води на зволоження становить близько 2 м³ /га, а за зрошувальний сезон – 120 м³ /га. За 10 год роботи агрегат може одноразово зволожити площу 900 – 1000 га. Для заправки цистерни на кожні 100 га достатньо мати один гідрант.

Рис. 43. Дрібнодисперсна дощувальна установка

1 - водозабірний пристрій; 2 – стояк; 3 – тросова розтяжка;

4 – штанга; 5 – розпилювач (форсунка)

У ВНВО «Радуга» розроблена конструкція стаціонарної системи дрібнодисперсного зволоження, яка включає насосну станцію, трубопровідну мережу і щогли з самовстановною штангою з форсунками (рис. 43). Висота щогли – 10 м, загальна витрата форсунок – 0,3 – 0,85 л/с, робочий напір – 0,15 – 0,40 МПа, кількість форсунок – 22. На зрошуваній площі щогли розставляють за трикутною схемою.

Форсунки для дрібнодисперсного зволоження можуть мати різну конструкцію. За відсутності спеціального обладнання дрібнодисперсне зволоження можна здійснювати звичайними розпилювачами мінеральних добрив і обприскувачами пестицидів типу ОВТ-1,ОП-450 та ін.

Вутрішньогрунтове зрошення і субіригація. Під час внутрішньогрунтового зрошенні поливна вода підводиться з деякої глибини безпосередньо у кореневмісний шар за допомогою зволожувачів різних конструкцій. При цьому забезпечується добра аерація ґрунтового шару, упродовж всього вегетаційного періоду підтримується задана вологість грунту без значних втрат води.

Внутрішньогрунтове зрошення найефективніше в районах з дефіцитом зрошувальної води і в першу чергу у господарствах, де на зрошення можна використовувати господарсько-побутові і тваринницькі стоки. Існує кілька різновидів систем внутрішньогрунтового зрошення. За напором у мережі розрізняють напірні з гравітаційно-капілярним, низьконапірні з капілярно-гравітаційним і адсорбційні (вакуумні) з капілярним зволоженням грунту. Найпоширеніші низьконапірні системи. Системи внутрішньогрунтового зрошення за тривалістю перебування зволожувальної мережі на ділянці поділяються на стаціонарні, напівстаціонарні з мобільними ін'єкційними машинами, стаціонарно-сезонні (кротові зволожувачі, мікропористі зволожувачі), тимчасові для одноразового застосування (кротування). Найпоширеніші стаціонарні системи.

За конструкцією зволожувальної мережі вони бувають з трубчастими, пористими зволожувачами (гончарні та керамічні трубки); трубчастими перфорованими зволожувачами; ін'єкційними пристроями (гідробури, гідропушка для безконтактної ін'єкції, культиватори з порожнистими сошниками-ін'єкторами). Найпоширеніші системи з трубчастими перфорованими зволожувачами.

Рис. 44. Поздовжня схема системи внутрішньогрунтового зрошення

1 – джерело зрошення; 2 – насосна станція; 3 – очисні споруди; 4 – розподільні трубопроводи;

5 – зрошувальні трубопроводи; 6 – колодязі-стояки; 7 – водовідні аераційні трубопроводи;

8 – колодязі-перемикачі; 9 – зволожувальні трубопроводи;

Конструкція системи. Система внутрішньогрунтового зрошення складається з насосної станції, очисних споруд, розподільної і зволожувальної мереж, водовипускних споруд, водовідвідного аераційного трубопроводу, контрольно-вентиляційних споруд. Очищення зрошувальних вод здійснюється сітчастими і гравійними фільтрами, а стічних вод – у спеціальних відстійниках різних конструкцій. Як зволожувачі рекомендується застосовувати поліетиленові труби діаметром 20 – 40 мм. Довжину їх приймають 150 – 200 м При такій довжині зволожувачів забезпечується рівномірне зволоження грунту. Відстань між зволожувачами на середньосуглинистих і глинистих грунтах приймають для овочевих і кормових культур – 1,25 – 2 м; для ягідників (малина, смородина) та виноградників – 2,5 – 3 м; для плодових насаджень – 3 – 3,5 м. Водовідвідна аераційна мережа призначена для відводу і скиду зрошувальної води із зволожувальної і зрошувальної мережі під час перезволоження кореневмісного шару, викликаного затяжними дощами або весняного сніготанення. Вона також виконує роль аераційної мережі у міжполивний період, коли повітря через відкриті спостережні колодязі (колодязі-стояки) аерує грунт. Під час поливу через цю мережу і відкриті аераційні колодязі вільно виходить повітря, що витісняється водою. Зволожувальні трубопроводи з'єднуються із зрошувальною і водовідвідною аераційною мережами за допомогою патрубків із гончарних труб.

Субіригація (підземне зрошення) - це спосіб зволоження орного шару грунту за рахунок капілярного підживлення шляхом підйому і підтримання необхідного рівня ґрунтових вод .

Варіанти субіригації: шлюзування (підпір) скидних, дренажних і зрошувальних каналів; подача зрошувальної води по сильно-фільтруючих каналах, а також по прокладених на невеликій глибині (0,5 – 0,6 м) трубчастих зволожувачах; регулювання природного відтоку ґрунтових вод; підживлення артезіанськими водами шляхом прорізування водонепроникного шару.

Підземне зрошення застосовується для вологолюбних рослин з глибокою кореневою системою на територіях з природним плоским рельєфом без похилу, однорідними незасоленими, з добрими капілярними властивостями грунтами, неглибоким заляганням прісних ґрунтових вод.

Підземне зрошення шлюзуванням застосовується на осушувально-зволожувальних системах на грунтах, що підстилаються добре фільтруючими грунтами.

У зоні зрошуваного землеробства на територіях з важкими грунтами при високому рівні мінералізованих вод з слабким відтоком може застосовуватись підземне зрошення по дренах-зволожувачах після опріснення грунтів і ґрунтових вод. Над дзеркалом ґрунтових вод у цьому випадку створюється шар прісних вод, які, переміщуючись по капілярах опріснених грунтів, надходять до кореневої системи рослин.

Презентація «Імпульсне дощування»

Презентація «Способи і техніка поливу»

Презентація «Полив дощуванням»

2.4. Краплинне зрошення

Краплинне зрошення – це особливий різновид внутрішньогрунтового зрошення, під час якого поливна вода по трубопроводах через спеціальні мікроводовипуски (крапельниці) подається малими витратами (краплями) безпосередньо у кореневмісну зону рослин.

Основні переваги краплинного зрошення: економія зрошувальної води; локальне зволоження грунту тільки у зоні розміщення кореневої системи; відпадає необхідність планування; можлива подача разом із зрошувальною водою добрив та пестицидів; незначні енерговитрати; відпадає необхідність у дренажі.

Основні недоліки: забруднення отворів крапельниць домішками і відкладеннями солей; нерівномірність розподілу води за значних площ системи; пошкодження пластмасових трубопроводів гризунами; високі капіталовкладення у будівництво.

Рис. 45. Характерні контури зволоження за краплинного зрошення:

а – на важких за механічним складом грунтах; б – на легких грунтах;

1 – поливний трубопровід; 2 – крапельниця;

3 – осередок перезволоженого грунту; 4 – осередок нормально зволоженого грунту;

5 – осередок частково зволоженого грунту; 6 – контури осередків зволоження.

До елементів техніки краплинного зрошення належать: осередок зволоження; контур зволоження; витрата крапельниці; кількість і схема розміщення точок водоподачі в осередку зволоження; рівномірність розподілу зрошувальної води крапельницями; схема розміщення крапельниць на зрошуваній площі; площа зволоження.

Осередок зволоження визначається розмірами зволоженої плями на поверхні грунту і глибиною контуру зволоження, які залежать від водно-фізичних властивостей грунту, передполивної його вологості, тривалості поливу, інтенсивності випаровування (рис.45).

Під час краплинного зрошення зволожується не вся площа, а тільки частина її. Як орієнтовні рекомендації можна приймати для багаторічних насаджень з густотою посадки до 1 тис. коренів на 1 га площі зволоження, що дорівнює 30 % від загальної площі. У районах, де зрошення доповнює природні опади, може зволожуватись 20 % площі посівів

Рис. 46. Принципіальна схема системи краплинного зрошення

1 – водозабірний вузол; 2 – напороутворювальний вузол; 3 – головна засувка; 4 – фільтр; 5 –- водомір;

6 – манометр; 7 – пристрій для введення добрив; 8 – канали зв’язку; 9 – магістральний трубопровід;

10 – розподільний трубопровід; 11 – дистанційно керована засувка; 12 – поливні трубопроводи;

13 – крапельниці; 14 – датчик необхідності поливу; 15 – пульт керування

Система краплинного зрошення складається з таких основних елементів: водозабірного і напороутворювальних складальних одиниць, фільтра, пристрою для подачі добрив, пульта керування, магістрального, розподільних і поливних трубопроводів, крапельниць, датчика необхідності поливу.

Основним конструктивним елементом системи, що визначає її основні параметри, є крапельниця. Три типи крапельниць – «Украина-I», «Молдавия-1» і «Коломна-1» – випускаються серійно. «Украина-1» складається з корпуса, гайки, ущільнювальної прокладки, внутрішньої решітки, дроселя, зовнішньої решітки, розподільника, заглушки.

З поливного трубопроводу вода через отвір надходить у крапельницю, звідки, проходячи через решітки і дросель, подається по випускних мікротрубках у кореневу систему локально в одну або дві точки. Під час роботи на мутній воді крапельниця може самоочищатися, пропускаючи тверді включення, що містяться у воді. Після пропуску твердого включення розмір отворів дроселя відновлюється. «Молдавия-1» складається з корпуса, кришки, шайби-прокладки і дроселя. До трубопроводу кріпиться за допомогою наконечника у верхній частині корпуса. Очистка крапельниці від забруднення здійснюється промиванням шляхом натискання на дросель спеціальним стержнем.

Рис. 47 Крапельниця-водовипуск "Украина - 1"

1 – корпус; 2 – прокладка ущільнювальна; 3 – решітка внутрішня; 4 – дросель;

5 – решітка зовнішня; 6 – розподільник; 7 – кришка водовипуск; 8 – гайка; 9 – заглушка

«Коломна-1» може бути використана на спеціальних системах імпульсивно-краплинного зрошення, основна властивість яких полягає в їх циклічній дії: тривале заповнення (1 – 5 хв) і коротке випліскування (5 – 30 с). Це дає можливість застосовувати поливну воду без тонкої очистки. Складається крапельниця із водоповітряного резервуара, корпуса, ущільнювального конуса і клапана. Кріпиться до трубопроводу нижнім наконечником корпуса. Водоповітряний резервуар встановлюється вертикально вгору.

Таблиця 27

Характеристика основних типів крапельниць-водовипусків наземного розміщення

Показники	"Молдавия -1"	"Украина -1"	"Коломна - 1"	"Таврия"	УКРНИИОС
Тип Площа поливу, га Режим роботи Робочий тиск, кПа Витрати, л/с Матеріал	саморегулювальна до 6,0 безперервний 100…200 0,017 полімери	самоочисна до 6,0 безперервний 100…240 0,028 полімери	гідропневмоакум. до 10,0 імпульсний 150…300 0,034 поліетилен	поплавкова до 6,0 безперервний 40…80 0,018 поліетилен	мембранна до 5,9 безперервний 200…350 0,0073 полімери

Найпростіші споруди для часткового освітлення води – це басейни або відстійники. Для затримання часточок діаметром менше 10 мк застосовуються піщано-гравійні фільтри і фільтри з плаваючим пінополістирольним завантаженням (ФПЗ). Такий фільтр – це труба діаметром 240 – 1200 мм і висотою до 3 м, заповнену полістирольними плаваючими гранулами. Вода подається під напором і, переміщуючись зверху вниз через зернистий шар гранул з великою вільною поверхнею, очищається від грубодисперсних і колоїдних забруднень. Фільтр легко очищається подачею води під тиском знизу вверх.

Внутрішньогосподарська зрошувальна мережа проектується, як правило, тупиковою з поліетиленових труб діаметром 16 – 50 мм. Розміщення їх може бути як підземним, так і наземним. Відстань між поливними трубопроводами встановлюють згідно з шириною міжрядь або відстанню між рядами дерев. Вона змінюється від 0,7 – 0,9 для просапних культур до 4,5 – 8 м – для плодово-ягідних.

Для систем безперервного краплинного зрошення за заданої довжини поливного трубопроводу розрахунок зводиться до визначення найменшого діаметра труб, при якому забезпечується рівномірна роздача води.

Презентація «Закрита зрошувальна мережа»

Презентація «Краплинне зрошення»

2.5. Зрошувальні мережі

Зрошувальна мережа на поливних ділянках.

Поливна ділянка – основна ланка зрошувальної системи, на якій здійснюється індивідуальна подача води для розподілу її на території. Поливна ділянка – це частина зрошуваного масиву, обмежена постійними каналами, дорогами або лісосмугами, поливи на якій виконуються з одного постійного зрошувального каналу або трубопроводу. Поливні ділянки за можливості мають прямокутну форму із співвідношенням сторін 1:2. Площа їх залежить від типу сівозміни, способу і техніки поливу, водопроникності грунтів і коливається від 20 до 100 га. Середні площі залежно від напрямку господарств становлять:

• для зернокормового напрямку – 80 - 100 га;

• овочекормового – 40 – 60 га;

• зернобурякового – 70 – 80 га;

• овочевого – 20 – 40 га.

У деяких випадках, при складному рельєфі, поливна ділянка може мати неправильну форму і площу меншу 20 га. Довжина поливної ділянки має бути в межах 400 – 1200 м, ширина залежить від прийнятого способу і техніки поливу. На поливній ділянці зрошення може здійснюватися самопливно і з механічною подачею води на полив.

Від правильного вибору форми, розмірів поливної ділянки і оптимального розміщення на ній зрошувальної мережі залежать вологозабезпеченість і меліоративний стан грунтів, а отже і ефективність використання земель на зрошуваній ділянці.

При самоплинному зрошенні на поливній ділянці нарізають тимчасову зрошувальну мережу.

Під час дощування розміри поливних ділянок залежать від типу дощувальної машини. Під час зрошення машиною "Фрегат" поливна ділянка має квадратну форму, що дорівнює подвійній довжині машини. При поливі дощувальною машиною ДФ-120 "Днепр" поливна ділянка має бути прямокутною, за шириною кратною двом захватам машини (460 х 2 = 920 м). Середня площа поливної ділянки при цьому становить 70 – 80 га. Під час зрошення дощувальною машиною ДКШ - 64 "Волжанка" поливна ділянка також прямокутна, ширина приймається кратною довжині 2-х крил (400 х 2 = 800 м). Площа в середньому становить 40 – 60 га. Під час зрошення дощувальними агрегатами ДДА-100М і ДДА-100МА нарізаються тимчасові зрошувачі. При поливі дощувальною установкою КИ-50 "Радуга" поливна ділянка – це прямокутник із співвідношенням сторін 856 х 576 м (площа 50 га). При імпульсному дощуванні з використанням комплектів КСИД-10 поливні ділянки – це прямокутник з сторонами 264 х 400 м. Під час внутрішньогрунтового зрошення форма поливної ділянки залежить від рельєфу. Зрошувальна система може бути запроектована за поздовжньою, поперечною, або змішаними схемами. Довжина ділянки приймається 600 – 800 м, ширина – 200 м.

Тимчасова зрошувальна мережа, призначення, склад.

Тимчасова зрошувальна мережа має задовольняти такі вимоги:

Ø пропускати розрахункові витрати без розмивання ложа зрошувачів і борозен;

Ø не мати зворотніх похилів;

Ø командувати над зрошуваною територією.

Тимчасова зрошувальна мережа призначена для забору води із постійного зрошувального канала і розподілу її в поливні полоси та борозни за поверхневого поливу й подачі води до дощувальних машин за поливу дощуванням.

Під час самоплинного зрошення тимчасова зрошувальна мережа складається з тимчасових зрошувачів, вивідних, розподільчих і поливних борозен і валиків, які влаштовуються по межах поливних смуг.

Під час дощування тимчасова зрошувальна мережа складається з тимчасових зрошувачів.

Схеми розміщення і розміри.

Залежно від рельєфу і похилу тимчасова зрошувальна мережа може розміщуватись за двома схемами – поздовжньою і поперечною.

Поздовжня схема рекомендується за похилів менше 0,004. За поздовжньої схеми тимчасові зрошувачі розміщують уздовж смуг або борозен (перпендикулярно до горизонталей), а вивідні борозни – впоперек поливних борозен або смуг ( під гострим кутом до горизонталей).

Рис. 48. Поздовжня схема розміщення тимчасової зрошувальної мережі

1 – внутрішньогосподарський розподільник; 2 – ділянковий розподільник; 3 – тимчасовий зрошувач;

4 – вивідна борозна; 5 – поливні борозни або полоси; 6 – межа поливної ділянки; 7 – водоскидний канал

Вода із ділянкового розподільника через водовипуск надходить у тимчасовий зрошувач, а з нього – у вивідну борозну, з неї за допомогою сифонів, трубок та інших пристроїв, а іноді і без них – у поливні борозни або смуги.

Довжину тимчасових зрошувачів призначають в межах 400 – 1200 м. Відстань між ними при односторонньому командуванні приймають 80 – 200 м, а відстань між вивідними борознами – такою, що дорівнює довжині поливних борозен або смуг.

Під час зрошення культур, що потребують міжрядного обробітку, відстань між тимчасовими зрошувачами визначають із умов роботи за одну добу за залежністю

86,4 Q_т E_t 10 ³

В = -------------------,

mL

Q_т – витрата тимчасового зрошувача, л/с;

m-поливна норма, м ³ /га;

L- довжина зрошувача, м;

E_t – ККД зрошувача.

Під час поливу по довгих борознах час роботи тимчасового зрошувача допускається не більше двох діб.

За поперечної схеми тимчасові зрошувачі нарізають впоперек поливних борозен або смуг з похилом 0,001 – 0,003. Вода надходить у розподільні, а з них – у поливні борозни або смуги. Поперечну схему приймають на ділянках з похилом понад 0,004.

Рис. 49 Поперечна схема розміщення тимчасової зрошувальної мережі

1 – ділянковий розподільник; 2 – тимчасовий зрошувач; 3 – поливні борозни або смуги;

4 – водоскидний канал; 5 – межа поливної ділянки.

Відстань між тимчасовими зрошувачами дорівнює довжині поливних смуг і борозен. Довжину тимчасових зрошувачів залежно від їх похилу і витрати води в них, водопроникності грунту приймають від 400 до 1200 м. За складного рельєфу і великої водопроникності грунту довжину тимчасового зрошувача зменшують до 400м. За довжини поливних смуг або борозен понад 400 м при поперечній схемі замість тимчасових зрошувачів влаштовують постійні канали на пропуск витрати води від 200 до 250 л/с. Вода з постійних зрошувачів через водовипуск подається у розподільні однобортні борозни, звідки надходить у поливні борозни. За довжини постійного каналу 800 – 1200 м і довжини поливних борозен 400 – 500 м створюється поливна ділянка 32 – 60 га, що відповідає оптимальним умовам застосування сільськогосподарської техніки.

Рис. 50. Схема зрошувальної мережі з постійними зрошувачами:

1 – розподільний канал; 2 – господарський канал; 3 – постійний зрошувач;

4 – однобортна розподільна борозна; 5 – поливні борозни; 6 – скидний канал.

Поливні смуги роблять одночасно з сівбою, а широкі смуги – до сівби. Поливні борозни нарізають перед поливом.

Вивідні борозни і тимчасові зрошувачі нарізають так: вслід за сівбою зернових культур і трав; перед першим поливом після нарізання поливних борозен; перед кожним черговим поливом після нарізання поливних борозен; перед кожним черговим поливом, якщо вони частково зруйновані в процесі попередніх поливів і культивації.

Тимчасові зрошувачі нарізають канавокопачами трапецієподібного перерізу. Розміри поперечного перерізу зрошувачів залежать від витрати води в них.

Витрата води у тимчасовому зрошувачі залежить від поливної норми, площі, яку обслуговують, часу поливу даної площі.

m B L

Q_nt = ------------------

10 ⁴ 86,4 t

В – ширина ділянки поливу, м;

L – довжина ділянки, м.

Пропускну здатність зрошувачів стандартизують, приймаючи їх витрати з округленням до більшої величини: 40 – 60 – 80 – 100 – 120 – 160 л/с.

Таблиця 28

Розміри поперечного перерізу тимчасових зрошувачів за різних похилів і витрат

Похил	Розміри при витраті, л/с
	60		80		100		120		160		200
	b	h	B	H	B	H	b	h	b	h		b	h
0,0005 0,001 0,002 0,003 0,004	0,3 0,3 0,3 0,3 0,4	0,42 0,35 0,31 0,28 0,36	0,4 0,4 0,4 0,4 0,4	0,43 0,37 0,32 0,30 0,30	0,5 0,5 0,5 - -	0,45 0,38 0,32 - -	0,5 0,5 0,5 - -	0,48 0,42 0,35 - -	0,6 0,6 - - -	0,47 0,39 - - -		0,6 0,6 - - -	0,52 0,42 - - -

За розмірами перерізу підбирають машини і механізми для нарізання і зарівнювання тимасової зрошувальної мережі

Таблиця 29

Основні машини для нарізання і зарівнювання тимчасової зрошувальної мережі

Машина	Марка	Основні параметри		Обслуг. персонал
		ширина	продукт. км/год
Канавокопач начіпний Зарівнювач тимасових зрошувачів Канавокопач-зарівнювач універсальний Валороб-розрівнювач Канавокопач-борознороб	Д-716 МК-15 КЗУ-0,3 ПАЛ -0,3 КБН-0,35	- 3,6 - 2,8 1,8	2,74 4,16 - 6,0 2,7	1 1 1 1 1

Траси тимчасових зрошувачів попередньо планують шириною 4 м під час поверхневого борозенного поливу і 5,5 – 6 м – під час дощування.

Рівень води у зрошувачі повинен бути вище поливної поверхні: при великих похилах – на 5 – 10 см, при малих – на 10 – 15 см. Під час зрошування дощувальними машинами командування горизонтів води у тимчасових зрошувачів над площею, яку поливають, не обов'язкове.

Арматура на тимчасовій мережі.

Комплекс споруд, обладнання і приладів для забезпечення правильної роботи мережі і рівномірного розподілу води на поливні смуги і борозни називають арматурою на поливних ділянках. До арматури відносяться такі пристрої: трубки -сифони, поливні трубки, поливні шитки, поливні наземні трубопроводи, підземні трубопроводи, підпірні щити.

Трубки-сифони – це вигнуті трубки довжиною 1,3 – 2,2 м, укладені на валик тимчасового зрошувача або вивідної борозни (рис.51 а). Сифони виготовляють із жерсті, гумового шланга або поліетилену. Принцип дії їх грунтується на використанні різниці горизонту води у вивідній і поливній борознах. Найпоширеніші сифони з поліетилену, які випускаються діаметром 20 – 60 мм.

Рис. 51. Схеми подачі води в борозни і на смуги за допомогою:

а – сифонів; б – поливних трубок; в – однобортної вивідної борозни.

Полив за допомогою сифонів проводять за похилів поверхні грунту понад 0,003 на довгих борознах (200 – 400 м). Поливний потік становить 90 – 100 л/с, продуктивність праці під час поливу – 2 – 3 га за зміну. Основний недолік – трудомісткість робіт щодо встановлення сифонів.

Поливні трубки довжиною 60 – 70 см і діаметром 3 – 6 см вставляють у борт вивідної борозни або тимчасового зрошувача по відмітку урізу води (рис.51 б). Завдяки цьому вода одночасно і з одинаковою витратою надходить в усі поливні борозни. Полив застосовують за похилів 0,003 – 0,01 і довжині борозни 350 – 500 м. Поливний потік становить 100 – 150 л/с, продуктивність праці під час поливу З – 4 га за зміну.

Однобортна вивідна борозна від звичайної вивідної відрізняється тим, що у ній практично відсутній один борт (рис. 51 в) і вода безпосередньо з вивідної борозни надходить у відкриті оголовки поливних борозен. Поливальник може включати у полив одночасно до 100 і більше поливних борозен за похилів не більше 0,001 і керувати поливним потоком до 100 л/с і більше. Продуктивність праці за добре організованого поливу досягає 3 – 4 га за зміну.

Рис. 52. Схеми подачі води за допомогою наземних (а) і підземних (б) поливних трубопроводів

1 – гнучкий трубопровід; 2 – поливна борозна; 3 – азбестоцементний трубопровід;

4 – водовипускні отвори діаметром 4 – 8 мм.

Гнучкі трубопроводи застосовують за похилів 0,002 – 0,015 і більше замість тимчасових зрошувачів і вивідних борозен при заборі води з каналів, лотків і трубопроводів. Гнучкі трубопроводи виготовляють з капрону, поліетилену і металу. По довжині трубопроводів на відстані 60 – 70 см влаштовують отвори для надходження води в поливні борозни або смуги (рис.52).

Металеві трубопроводи складають з труб довжиною 5 м, отвори пропускають витрату від 0,5 до 1,5 л/с. Роботи щодо укладання трубопроводів виконують вручну. Для поливу зручні труби-шлейфи довжиною 200 – 300 м з полозами, які переміщують волоком.

Гнучкі капронові та поліетиленові трубопроводи прокладають і знімають за допомогою спеціального намотувального пристрою, змонтованого на тракторі Т-28. Діаметри гнучких трубопроводів – 150, 200, 250, 300, 350, 420 і 460 мм. Діаметри отворів – 14,7; 16,7; 18,7 і 20,7 мм. Витрата води через отвір – 0,1 – 1,0 л/с.

Застосування під час поливу трубопроводів дає змогу одночасно включати в роботу 200 – 300 поливних борозен. Продуктивність праці за добре організованого поливу досягає 4,5 га за зміну. Схеми використання гнучких трубопроводів залежать від похилу і елементів техніки поливу.

Таблиця 30

Схеми використання гнучких трубопроводів

Елементи техніки поливу	Схема
	поперечна	за чашоутворювальним рельєфом	поздовжня
Похил	0,001 – 0,003	0,015 – 0,01	0,003 – 0,007
Довжина борозни, м	300 – 400	200 – 250	300 – 350
Поливний струмінь, л/с	1,25 – 2,5	0,2 – 0,3	0,5 – 1,5
Довжина трубопроводу, м	350 – 420	80 – 120	80 – 100
Діаметр трубопроводу, мм	350 – 420	350 – 420	350 – 420
Відстань між зрошувачами, м	600 – 800	400 – 500	500 – 600

У меліоративній практиці застосовуються і стаціонарні поливні трубопроводи, які закладають на глибину 0,35 – 0,45 м, достатню для того, щоб труби не руйнувались під час обробки грунту. У верхній частині труб роблять водовипускні отвори діаметром 4…8 мм. Вода у трубопроводи подається від насосних станцій під напором 2…6 м, при якому над водовипускними отворами утворюються воронки розмиву, з яких вода надходить у поливні борозни .

Механізація і автоматизація поверхневого способів поливу.

Для механізованого розподілу води при поверхневому поливі застосовують поливні машини.

Вітчизняна промисловість виготовляє кілька типів поливних машин, з яких найбільш поширені ППА-165, ППА-165У і ППА-300.

Поливний пересувний агрегат ППА-165 призначений для поливу сільськогосподарських культур по борознах в усіх зонах зрошуваного землеробства. Він складається із начіплюваної на трактор Т-28Х4М насосної станції ПМС-165 і агрегатованого з трактором причіпного візка, на якому розміщені барабан з гідравлічним приводом для транспортування, розкладання і складання гнучких трубопроводів. Застосовують при заборі води з каналів або лотків.

Поливний пересувний агрегат ППА-165У відрізняється від ППА-165 компоновкою. Всі частини агрегату начіплені на трактор; насосна станція розміщена ззаду трактора, а шланговий барабан - спереду. Передбачена можливість агрегатування з трактором Т-40, МТЗ-50, Т-54М. Витрата насоса збільшена до 200 л/с.

Рис. 53 Схема роботи поливних пересувних агрегатів ППА-165У і ППА-300:

а – розкладання трубопроводу; б – полив; в – складання трубопроводу;

1 – зрошувач; 2 – трактор з начіпленим обладнанням; 3 – гнучкий трубопровід; 4 – водовипуск.

Поливний пересувний агрегат ППА-300 призначений для поливу по широких смугах і по чеках (затопленням). Складається він з таких основних складальних одиниць: насосної станції, механізму намотки, гнучкого поливного трубопроводу, трактора (рис.53 ). Поливний трубопровід складається з чотирьох відрізків гнучкого капронового рукава довжиною по 120 м. На кожному відрізку розміщені шість водовипусків на відстані 20 м один від одного з полотнами-гасниками для запобігання розмиву грунту.

Комплект поливниий КП – 160 призначений для поливу по борознах і для вологозарядкових та промивних поливів. Забір води здійснюється з лоткової мережі за допомогою лоткового сифону СЛ d 250 мм і вакуум-насоса з використанням пересувної НС, гідрантів закритої мережі. Складається з транспортного і поливного гнучкого трубопроводів. Трубопровід транспортується двохколісним візком з намотувальним пристроєм.

Комплект поливний КП – 160 А використовується з тією ж метою, що і КП 160. Транспортуючий трубопровід складається із полімерно-металевих труб d 250 мм, довжиною 5,4 м з швидкорозбірним з"єднанням. Для перевозки труб до комплекту входить начіпний трубовіз.

Комплект поливного обладнання КОП-200 працює від лоткового водовипуска або сифона, який подає воду з відкритого зрошувача. Складається із транспортуючого і поливного поліетиленового трубопроводів довжиною до 50 м, які з’єднуються за допомогою кілець. У комплект входить шість ручних катушок для транспортування відрізків шланги і пристрій для пробивання в поливному трубопроводі водовипускних отворів на місці поливу залежно від ширини міжурядь зрошуваної культури (табл. 31).

Таблиця 31

Технічна характеристика поливних машин

Параметри	Марка агрегату
	ППА-165У	ППА-300	КП-160	КП-160 А	КОП 200
Витрати води, л/с	150-200	245-312	60	60	50
Тиск, МПа	0,04-0,054	0,052-0,078	0,03	0,03	0,01
Одночасно зрошуванана площа, га	8-10	7	16	16	5
Марка насос	ОГ8-25А	ОГ 5-30	-	-	-
Висота всмоктування	1,5	1,5	-	-	-
Тип трубопроводу	зрошувальний гнучкий із меліоративної капронової тканини			полімерно-металевий	Поліетиленовий
Діаметр, мм	300	350, 420	300, 160	250	200
Довжина, м	100 (3 шт)	120 (4 шт)	400	5,4 (74 шт)	200 і 100
Відстань між водовипусками, м	0,6; 07; 09	20	0,9	0,9	Визначається по ширині борозни
Витрати води із водовипуска, л/с	0-2	0-20,0	0,1-1,0	0,1-1,0	0,3

Швидкорозбірні поливні трубопроводи ТАП – 150, ТАП – 220, ТПР – 250 застосовуються для поливу просапних культур, на ділянках з підвищеними похилами, а також для проведення промивних і вологозарядкових поливів. Працюють із забором води від сифона, який заряжається ручним вакуум-насосом, або від донного водовипуска лоткової мережі, від гідрантів закритої зрошувальної мережі, від каналів або відкритих джерел у комплекті з пересувною НС (табл. 32).

Таблиця 32

Технічна характеристика швидкорозбірних поливних трубопроводів

Параметри	Марка трубопровода
	ТАП - 150	ТАП - 220	ТПР - 250
Витрати води, л/с Тиск, МПа Витрати води із водовипуска, л/с Відстань між водовипусками, м Ширина захвата, м Кількість секцій, шт. Довжина секцій, м Діаметри, мм Матеріал труб	30 0,01 від 0 до 1 0,6 - 0,9 102 19 5,4 150 алюмінієвий сплав	100 0,03 від 0 до 1 0,6 - 0,9 200 22 9 220 алімінієвий сплав	200 0,05 від 0 до 1,7 0,6 - 0,9 200 37 5,4 250 стабілізований сплав

Колесний трубопровід ТК-2 х 150 призначений для поливу по борознах. Складається із секцій двох паралельних трубопроводів. Вода подається в кожний трубопровід одночасно з протилежних боків. Під час поливу трубопроводи знаходяться на землі, після закінчення поливу вони автоматично підіймаються в транспортне положення і буксуються трактором у поздовжньому направленні.

Колісний поливний трубопровід АПШ-1 – це 2 паралельних трубопроводи, які установлені на колісні пари і з’єднані між собою гнучкими вставками. До кожної секції транспортуючого трубопроводу під’єднана шлангом секція (шлейф) поливного трубопроводу, водовипуски якого укомплектовані гумовими гасниками напору. Витрати води регулюються засувкою, що перекриває подачу води в поливний трубопровід по з’єднувальному шлангу. У транспортне положення шлейфи підіймаються важелі.

Як поливні машини застосовують і переобладнані дощувальні машини ДДА-100М і «Волжанка», проте замість дощувальних апаратів на них встановлюють водовипускні шланги для подачі води у поливні борозни.

Колісний поливний трубопровід ТКП-90 призначений для поливу по борознах. Створений на базі дощувальної машини ДКШ – 64. Складається з двох поливних крил, обладнаних 16 вільнообертаючими муфтами з каліброваними діафрагмами. Муфти монтуються на з’єднаннях фланців між кожними чотирма колісними секціями, які обладнані зливними клапанами. До муфт під’єднуються низьконапірні шланги-шлейфи з водовипускними отворами, відстань між якими відповідає ширині міжрядь. Полив проводиться позиційно (табл. 33).

Таблиця 33

Технічна характеристика колісних поливних трубопроводів

Параметри	Марка трубопроводів
	ТК - 2 х 150	АПШ - 1	ТКП - 90
Витрати води, л/с Тиск, МПа Витрати води із водовипуска, л/с Відстань між водовипусками, м Ширина захвата, м Кількість секцій, шт. Довжина секцій, м Діаметр трубопроводу, мм	100 0,02 0,8 0,9 108 20 5,4 150 (2 шт.)	120 0,05 0 - 1,2 0,6 0,7 0,9 108 - 9 220	90 - 110 0, - 0,2 - 0,6 0,7 0,9 800 - - 150

Автоматизований шланговий пристрій АШУ призначений для поливу по борознах з водозабором від гідрантів закритої зрошувальної мережі. Складається із рами з барабаном і гідроприводом, поливного поліетиленового трубопроводу з водовипускною секцією, на якій розташовані 6 водовипусків. Перед початком поливу шланг розмотується на всю довжину і поливає 6 борозен. Потім за допомогою генератора командних імпульсів його переміщують на сусідні борозни. Після закінчення поливу на позицію трубопровід розмотують у протилежну сторону від гідранта і весь цикл роботи повторюється знову. Потім пристрій за допомогою трактора переводиться на другу позицію.

Таблиця 34

Технічна характеристика автоматизованого пристрою АШУ-32

Параметри	АШУ-32
Витрати води, л/с	4
Тиск на гідранті, МПа	0,3
Витрати водовипусків, л/с	0,1-1,5
Кількість водовипусків, шт	6
Відстань між водовипусками, м	0,6; 0,7; 0,9
Інтервал командних водовипусків, хв	0,5-36
Діаметр трубопроводу, м	50
Довжина трубопроводу, м	100

Планування зрошуваних земель

Планування (вирівнювання) є важливим елементом підготовки поля до поливу. Воно дає змогу поліпшити якість поливу культур і промивання засолених земель, підвищити продуктивність праці під час поливу, якість обробітку поля (оранка, сівба, внесення добрив, збирання врожаю). Все це сприяє підвищенню на 10–15% врожайності сільськогосподарських культур. Розрізняють два види планування: капітальне і експлуатаційне. Капітальне планування виконується у період будівництва або реконструкції зрошувальної системи. Залежно від рельєфу планування може бути суцільним або вибірковим. Основою для складання проекту планування є зйомка в масштабі 1: 2000 з перерізом горизонталей через 0,1 або 0,25 м. Планування під поливи просапних культур, культур суцільної сівби, садів і виноградників виконують під так звану похилу топографічну площину з найбільшим наближенням проектної поверхні під існуючу. На рисових зрошувальних системах поверхня чеків планується під горизонтальну площину.

Основний обсяг робіт щодо переміщення земляних мас виконується скреперами і бульдозерами, а грейдерами і довгобазовими планувальниками здійснюється естетична обробка поверхні грунту з точністю до ± 5 см відносно відміток.

Експлуатаційне планування зрошуваних ділянок проводять для знищення різних нерівностей поля, які утворилися в результаті обробітку грунту машинами та дії води під час поливу упродовж вегетаційного періоду. Експлуатаційне планування розрізняють двох видів: потокове і ремонтне. Потокове – це передпосівне вирівнювання, яке входить до комплексу передпосівного обробітку грунту. При цьому виді планування вирівнюють дрібні нерівності висотою 10-15 см, гребневість оранки, згінні і розгінні борозни. З цією метою застосовуються вирівнювачі КВГ - 4, що працюють у зчепі з культиватором КПГ-4. Ремонтне планування проводять один раз упродовж ротації сівозміни, коли на поверхні поля утворюються нерівності висотою 25 - 30 см і протяжністю 35 - 40 м. Застосовуються грейдери або довгобазові планувальники. На рисових зрошувальних системах ремонтне планування виконується щорічно.

Таблиця 35

Технічна характеристика бульдозера

Таблиця 36

Технічна характеристика причіпних скреперів

Показники	Марка скрепера
	Д-458	Д-354	Д-541	Д-374	Д-213 А
Марка трактора Ємкість ковша, м^3 Найбільша глибина різання грунту, мм Кут різання, градуси.	ДТ-54А 2,75 120-150 35-38	ДТ-54А 2,75 150 35	Т - 75 3,0 150 35	С-100ГС 6,0 320 30-35	Т-140 10,0 320 35

Таблиця 37

Технічна характеристика причепних грейдерів

Показники	Марка грейдера
	Д - 20 Б	Д - 241 М	Д - 165 А
Тип грейдера Відвал: Довжина, мм Висота, мм Кут різання, градуси Продуктивність, м^3 /г	Важкий 3700 505 28-70 40-60	середній 3000 500 28-70 30-45	Важкий 3600 560 28-70 40-60

Таблиця 38

Технічна характеристика довгобазових планувальників

Показники	Марка планувальника
	П - 4	ПТ - 4Л	П - 2,8	ПДН-10	ПА - 3
Ємкість ковша, м^3 Ширина захвата, м Довжина бази, м Найбільший радіус повороту, м Продуктивність за один прохід, га/год	3 4 14,5 16 1,14	2,3 4 15 16 1,0	2,2 2,8 13,8 16 0,85	- 2,24 10 - 1,0	1,4 3,04 9,72 10 1,2

Відновлення родючості грунту після капітального планування.

За капітального (будівельному) планування знімають верхній гумусний шар грунту (5–35см) із значної площі, зменшуючи її родючість. У зв’язку з цим сьогодні широко застосовують кулісне планування, що сприяє відновленню родючості орного шару. Для цього верхній шар грунту зрізають, складають у бурти-куліси, а після планування розрівнюють його в місцях зрізу. Рекомендується на місцях зрізаного родючого шару грунту вносити в збільшеній кількості органічні або органо-мінеральні добрива.

Провідна зрошувальна мережа

Зрошувальна провідна мережа – система зрошувальних каналів, трубопроводів, які транспортують поливну воду із джерела зрошення до зрошуваного масиву, розподіляючи її між окремими господарствами. Провідна мережа складається з магістрального каналу, або трубопроводу, їхніх гілок, закритих або відкритих міжгосподарських, внутрішньогосподарських і ділянкових розподільників різних порядків. Зрошувальна мережа проектується чотирьох типів:

• лотокова – у лотоках різного перерізу, при похилах 0,002 – 0,0005;

• трубчаста (закрита), при похилах ділянок понад 0,003, а також на ділянках із складним рельєфом;

• відкрита – в земляному руслі з покриттям або без нього, при похилах менше 0,005;

• комбінована – з каналів, лотоків, трубопроводів, при похилах від 0,002 – до 0,003.

Для найефективнішої роботи зрошувальної мережі, розміри, розміщення і роботу всіх її елементів узгоджують з організацією території, природними і господарськими умовами, організацією праці. Організація зрошуваної території має бути такою, щоб вона забезпечувала найдоцільніше і економічно найвигідніше розміщення полів сівозміни, зрошувальної, водозбірно-скидної і колекторно-дренажної мереж, лісових смуг, доріг. Величина сівозмінних ділянок рекомендується для зернового напрямку 800 – 1000 га, зернокормового і бавовникового – 500 – 700 га, овочевого – 150 – 250 га, рисового – 400 – 1000 га.

Проектування магістральної, міжгосподарської і внутрішньогосподарської мережі

Магістральний канал складається з головної ділянки, холостої і робочої частини. Головна ділянка – це вхідна водоприймальна ділянка, на якій вода за допомогою головної споруди забирається у канал. Холоста частина – ділянка каналу, що підводить воду від джерела зрошення до першого розподільчого каналу. Робоча частина каналу розподіляє воду між розподільчими каналами. Розміщення у плані магістрального каналу залежить від геоморфологічних умов місцевості, від типу вододжерела і його розміщення відносно зрошуваного масиву.

Магістральний канал проектується за найвищими відмітками місцевості, а його вітки і розподільні канали – по місцевих водорозділах для здійснення командування над великою площею зрошення. За можливості слід проектувати канали з двостороннім командуванням.

Під час зрошення передгірських рівнин магістральний канал і міжгосподарські розподільники розміщують вздовж похилу місцевості або під гострим кутом до його напрямку, щоб подати воду на якомога більшу площу.

а		б
Рис. 54. Схема розміщення міжгосподарської мережі:
а – на водороздільній рівнині; 1 – водосховище; 2 – насосна станція; 3 – напірний трубопровід; 4 – регулювальний басейн; 5 – магістральний канал: 6 – міжгосподарський розподільник; 7 – господарські розподільники; 8 – внутрішньогосподарські розподільники.	б – на конусі виносу; 1 – річка; 2 – водозабір; 3 – вітки магістрального каналу; 4 – міжгосподарський розподільник.

На зрошувальних системах, розміщених на трасах річкових долин, холосту частину магістрального каналу проектують з мінімально допустимим похилом спочатку вздовж річки, а потім з поступовим наближенням до масиву зрошення.

Рис. 55. Схема розміщення провідної мережі на передгірській рівнині

1 – річка; 2 – водозабір; 3 – магістральний канал; 4 – міжгосподарські розподільники;

5 – господарські розподільники

Напрямок траси магістрального каналу значною мірою визначає і розміщення міжгосподарської і господарської розподільних мереж. Якщо на річних долинах магістральний канал проходить під гострим кутом до горизонталей, то розподільники старшого порядку розміщують у напрямку найбільшого похилу місцевості. В умовах складного рельєфу за наявності улоговин, другорядних водорозділів магістральний канал проектують за тими ж принципами, але він втрачає свою прямолінійність. Розподільні канали трасують з допустими похилами по гребенях місцевих водорозділів із двостороннім командуванням.

Рис. 56. Схема розміщення провідної мережі на річковій долині: 1 – річка; 2 – водозабір; 3- магістральний стральннй канал;. 4 – міжгосподарськ розподільники; 5 – господарські розподільники	Рис. 57. Схема розміщення магістрального каналу і міжгосподарської мережі на складному рельєфі 1 – річка; 2 – магістральний канал; 3-міжгосподарські розподільники; 4 – водозабірні канали; 5 – головний водозабірний канал

Проектування господарської і міжгосподарської провідної зрошувальних мереж каналів виконують на планах у масштабах 1:10000 або 1:5000 з перерізом горизонталей через 0,5 м. Мережу розпочинають проектувати з нанесення на план межі господарства і визначення валової та придатної під зрошення площі, контурів ділянок, непридатних для зрошення за топографічними і грунтовими умовами. Траси господарських і внутрішньогосподарських розподільників намічають за найвищими елементами рельєфу. У кінці остаточно пов’язують траси каналів з межами господарств, полів сівозміни, дорогами та іншими комунікаціями.

Вимоги, що ставляться до розміщення каналів.

Для забезпечення умов командування і самопливного розподілу води канали необхідно трасувати за найвищими відмітками місцевості. Бажано, щоб канали розміщувались по водорозділах з двостороннім командуванням. Під час розбивання мережі слід домагатися того, щоб загальна довжина каналів була найменшою, оскільки у іншому випадку збільшується вартість будівництва і експлуатації, а до того ж зменшується коефіцієнт корисної дії зрошувальної системи. Для скорочення найбільш протяжної мережі внутрішньогосподарських розподільників на зрошувальній системі застосовують схеми, в яких ці розподільники подають воду на кілька полів сівозміни. Найраціональніше трасувати канал на місцевості з похилом, що забезпечує одержання в ньому швидкості, наближеної до допустимої на розмив. За малих похилів збільшується поперечний переріз каналів і ускладнюється виробництво робіт, а за великих доводиться влаштовувати на каналах перепади і бистротоки. Оскільки канали є реальними границями земельних ділянок, то їх слід розміщувати по границях господарств, сівозмінних, бригадних та інших ділянок.

Номенклатура зрошувальних каналів. Зрошувальні канали поділяються на три групи:

– магістральні та їх гілки - МК; 1 - МК; 2 - МК; 3 - МК тощо;

розподільники різних порядків – 1 - 1 К, 1 - 2 К, 1 - 1.1 К, 1 - 2.1 К, 1 - 1.1.1 К,

1 - 2.1.1 К і так далі;

– тимчасові зрошувачі – Зр- 1; Зр - 2.

Номенклатура площ.

Площа нетто (А_nt ) – зрошувана площа, безпосередньо зайнята посівами сільськогосподарських культур;

Площа брутто ( А_br) – площа нетто разом з площею відчуження під канали, споруди, дороги, лісосмуги.

Ступінь використання земельного фонду визначається коефіцієнтом земельного використання

А_nt

Kul = ---------

А_br

Розрахункові витрати каналів. У проектах зрошувальних систем встановлена слідуюча номенклатура розрахункових витрат.

Нормальною (максимальною) витратою називається найбільша витрата води, яку пропускає канал тривалий час згідно графіка гідромодуля.

Мінімальною витратою називається витрата, яку потрібно пропустити по каналу за короткий відрізок часу згідно з розрахунковим графіком гідромодуля (або приймати 0,4 від нормальних витрат)

Форсованою витратою називається збільшена максимальна витрата на величину форсування К_ф, яку потрібно пропустити по каналу за короткий час в особливих умовах експлуатації. (при нормальних витратах менше 1 м³/с К_ф – 1,2 – 1,3; за витрат понад 10 м³ /с К_ф – 1,1 – 1,5).

Витрати нетто каналу називають витрату води в кінцевій його частині.

Витратою брутто називають витрату в голові каналу з врахуванням втрат води по його довжині.

Основними розрахунковими витратами каналів є нормальні витрати. Залежно від величини нормальних витрат виконують гідравлічний розрахунок, встановлюють їх поперечні розміри, визначають швидкість води в каналі. Для встановлення найбільшої величини розрахункових витрат встановлюється розрахункова траса, яка має найбільшу довжину від головного розподільника. Витрати всіх ланок зрошувальної мережі в межах сівозмінної ділянки мають бути послідовно пов’язані від молодших ланок до старших.

Нормальні витрати нетто дільничого каналу дорівнюють сумі витрат брутто одночасно діючих тимчасових зрошувачів

Q_{nt д.к.} = ∑Q_{br т.з.}

Витрати брутто дільничого каналу встановлюються за залежністю

Q_{br д .к.} = Q_{nt д.к.} + S,

S – втрати на фільтрацію по довжині дільничого каналу

σLQ_nt

S = ------------------

100

L – довжина дільничого каналу, км;

Q_nt – витрати нетто, л/с;

Σ – втрати води на 1 км довжини каналу

А

σ = ------------

Q_nt ^m

Коефіцієнт А і показник степені m приймають залежно від водопроникності грунту ( для середніх грунтів А = 1,9 , m = 0,4)

Витрати господарських каналів дорівнюють сумі витрат дільничих каналів, що одержують з нього воду

Q_{nt г.к.} = ∑ Q_{br д.к.}

Витрати міжгосподарських каналів

Q_{nt мг.к.}. К = ∑Q_{br г.к.}

Витрати магістрального каналу дорівнюють сумі витрат міжгосподарських розподільників

Q_nt.м.к. = ∑Q_{br. мг.к}

Гідравлічний розрахунок каналів. Гідравлічний розрахунок зрошувальних каналів виконується за формулами гідравліки для рівномірного руху води в відкритому руслі

Перший (основний ) варіант розрахунку виконують, коли канал проектується із середнім похилом місцевості. Вихідні величини каналу:

– нормальні витрати брутто (округлені до стандартної величини);

– коефіцієнт закладання укосів, приймається pf БНіП залежно від характерe русла каналу і величини витрат; для внутрішньогосподарських каналів e земляному руслі n = 0,0027, для облицьованих каналів n = 0,012 - 0,017, для тимчасових зрошувачів n = 0,03.

– розрахунковий похил каналу, який встановлюється за поздовжнім профілем поверхні землі.

Розрахунком встановлюють глибину наповнення (d_s), ширину канала по дну (b), а також дійсну швидкість води (V_д), яка порівнюється з допустимими. Задача виконується методом підбору. За стандартами приймають ширину каналу по дну (b) і задаючись значеннями (d_s) послідовно визначають:

• площу живого перерізу

S = (b + φ d_s) d_s

• змочений периметр

χ = b +2 d_s √1 + φ²

• гідравлічний радіус

S

R = ----

χ

• коефіцієнт швидкості

1

С = ----- R^у

п

або за значенням n і R згідно з таблицею Шезі підбирають значення С√R

• розрахункову характеристику

К = S С√R.

Всі розрахунки виконуються в табличній формі.

Таблиця 39

Гідравлічні елементи каналу в залежності від глибини наповнення

b, м

ds, м

S, м^2

χ, м

R

√R

С

К, м^3 /с

За даними таблиці будується графік залежності К = f (d_s).

Потім визначають дійсне значення розрахункової характеристики

Q_br

Кд = --------------,

√L_not

Q_br – витрати брутто каналу, м³ /с;

L_not – похил каналу.

З графіка К = f (d_s) знімають дійсну глибину наповнення (d_s), яка відповідає розрахунковим характеристикам.

Після цього визначається дійсна площа живого перерізу

S_д = (b +φd_{s д} ) d_{s д}

Встановлюється дійсна швидкість води в каналі

Q_br

V_д = --------

S_д

і порівнюється з допустимими. Допустима швидкість на розмив встановлюється за формулою С.А.Гиршкана

V _кр.роз. = К Q_br ^0,1, м/с

К – коефіцієнт, який залежить від характеру грунтів, у яких прокладений канал (для середніх суглинків К – 0,62, для важких К – 0,68)

Q_br – витрати брутто каналу, м³ /с;

Критична швидкість на замулення

V_зам. = А Q_br ^0,2, м/с

А – коефіцієнт, який залежить від середньозваженої гідравлічної крупності каналів (W), при W ≤ 1,5 мм/с А = 0,33.

Дійсна швидкість руху води по каналу має бути більшою за критичну в відношенні замулення і меншою за критичну на розмив. Якщо за якихось причин канал не можливо запроектувати з похилом місцевості, застосовується другий варіант гідравлічного розрахунку

Другий варіант – встановлюють допустиму швидкість і визначають розрахунковий похил каналу.

Визначається живий переріз каналу:

– для параболічного русла

Q_br

S = ------------;

V_доп.

– для трапецієподібного русла

S = (b + φ d_s) d_s

Отже, приймаючи b за стандартом, знаходиться d_s

- b ± √ b² + 4 φS

d_s = ---------------------------

2φ

Знаючи b і d_s, встановлюються всі інші гідравлічні елементи χ , R, С за попередніми формулами

– допустимий похил каналу

V² _доп.

L_{not доп.} - -----------------.

С²R

Глибина наповнення при форсованих і мінімальних витратах встановлюється за графіком К = f (d_s) і відповідає розрахунковим характеристикам

Q_ф Q_мін

К_ф = --------------- К_мін = --------------------,

√L_{not доп.} √L_{not доп.}

Q_ф і Q_мін – форсовані і мінімальні витрати, м³ /с;

L_{not доп.} – допустимий похил каналу.

Командування каналів у вертикальній площині і проектування поздовжніх профілів

У зрошувальних каналах постійної і тривалої дії розрізняють три характерні глибини наповнення: d_{s мін}; d_{s норм}; d_{s форс.}. Ці глибини відповідають трьом розрахунковим витратам: Q_мін.; Q_норм.; Q_форс.

Рівні води у мережі каналів, починаючи з МК і закінчуючи тимчасовим зрошувачем на полі, мають бути пов’язані так, щоб за різних режимів роботи забезпечувалась самопливна подача води на поля. Це можливо тільки за командування старших каналів над молодшими.

Командування – це перевищення рівня води у старшому каналі над рівнем води у молодшому. Рівні води у каналах пов’язують послідовно від молодших каналів до старших. Під час поверхневих самопливних способах поливу до подачі води у поливну мережу рівень у тимчасових зрошувачах має бути вищим за поверхню землі: під час поливів по борознах – на 0,05 – 0,1 м, по смугах – на 0 – 0,15 м, під час подачі води у чеки – на 0,3 м. Будувати профіль і пов’язувати рівні води рекомендується в такій послідовності:

– будується поздовжній профіль поверхні землі по трасі дільничого каналу і на ньому точками відмічають рівні води у кожному тимчасовому зрошувачі, графічно визначають найвищі за умовами тимчасові (диктуючі) зрошувачі.

– нормальний рівень води у ділянковому каналі у точці відводу в тимчасовий зрошувач має бути вищим від рівня води у цьому зрошувачі на величину перепаду ∆Z ( величина ∆Z на каналах з малими похилами 0,05-0,1 м, за великих похилів – 0,2 – 0,3 м). До відміток горизонту диктуючих тимчасових зрошувачів додають значення ∆Z, відмічають відмітки нормального рівня води. Відмітки рівня води в інших перерізах визначають за залежністю

∆ _{н. р} = ∆ _р..р ± L_not l,

∆ _р.р. – відмітка рівня води на розрахунковому перерізі;

L_not – проектний похил каналу;

l – відстань між перерізами.

Після цього креслять рівень води з похилом, що забезпечує командування над всіма зрошувачами

– визначають відмітку дна каналу

∆ _дна = ∆ _н.р. d_{s д.,}

d_{s д}. – дійсна глибина води в каналі, встановлена гідравлічним розрахунком

– встановлюють відмітку верха дамби

∆ _в.д. = ∆ _н.р + ∆Z.

перевищення гребня дамби каналу над рівнем води приймають згідно з БніП 2,06.07-85 залежно від витрат каналів. Допустимі перевищення гребеня дамб каналів над максимальним рівнем води за витрати до 100 м³ /с мають відповідати даним наведеним у табл. 40, а за більшої витрати встановлюються розрахунком.

Таблиця 40

Перевищення гребня дамб каналів над максимальним рівнем води

Витрати води у каналі, м^3 /с	Перевищення, см
	канали без покриття	канали з покриттям
< 1 1…10 10…30 30…50 50…100	20 30 40 50 60	10…15 20 30 35 40

Ширину каналів по дну згідно з стандартами приймають, м: 0,4, 0,8, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 6,0 і т. д.

Побудова поздовжніх профілів господарських і міжгосподарських каналів і встановлення рівнів води виконується в тій же послідовності.

Форми поперечного перерізу каналів.

Поперечний переріз і поздовжній профіль каналу мають забезпечувати безперебійну подачу води на поля, мінімальну фільтрацію, можливість будівництва існуючими машинами і механізмами та ін.

Конструкція каналів у земляному руслі визначається витратою каналу, необхідною величиною командування каналу, характером грунту, в якому він прокладається, призначенням каналів і розміщенням його на місцевості, формою поперечного перерізу. Форма поперечного перерізу каналів вибирається залежно від їх розмірів, характеру грунтів основи і способу виробництва робіт. Канали середньої і малої пропускної здатності мають трапецієподібну форму, найпростішу з точки зору виробництва робіт і в той же час таку, що забезпечує необхідну стійкість укосів. Канали прямокутного перерізу з кріпленням дна і стінок проектують дуже рідко (наприклад, на косогорах, у сипких грунтах або в таких, що дуже фільтрують). Канали глибиною понад 4,5 – 5 м часто будують з полігональною формою перерізу. Переріз параболічної форми незручний для виконання, але в інших відношеннях є найкращим. Перерізи комбінованої форми доцільні у тих випадках, коли каналами упродовж короткого періоду часу пропускають великі витрати, а в інший – малі. Трикутна форма перерізу характерна для вивідних борозен і частково тимчасових зрошувачів. Цим каналам для зручного проходження через них сільськогосподарських машин можна надавати улоговиноподібного профілю.

За умовами виробництва робіт із урахуванням рельєфу канали поділяють на чотири типи: у виїмці, напіввиїмці-напівнасипу, в насипу, на косогорі.

Рис. 58. Поперечні перерізи каналів

а – трапецієподібний; б – прямокутний; в - полігональний; г – параболічний; д, е – калібрований;

ж – трикутний; з – улоговиноподібний

Канали у виїмці. На ділянках, де непотрібно забезпечувати командування над поверхнею землі, а також, коли похил каналу приймають меншим, ніж похил місцевості на його трасі, канали бажано будувати у виїмці.

Рис. 59. Поперечні перерізи каналів у виїмці

1 – кавальєр; 2 – берма.

Канали у напіввиїмці-напівнасипу – найпоширеніша конструкція, яка забезпечує командування каналу над зрошуваною площею. За співвідношенням об’єму виїмки і насипу канали поділяються на три підгрупи:

Ø канали з об’ємом виїмки Vв., що дорівнює об’єму насипу Vн.;

Ø канали з Vв > Vн;

Ø канали з V в < Vн

Рис. 60. Поперечні перерізи каналів у напіввиїмці-напівнасипу

1 – виїмка; 2 – насип з пошаровим ущільненням; 3 – відвал або кавальєр;

4 – зрізування рослинного шару; 5 – зовнішній резерв; 6 – внутрішній резерв

Канали у насипу застосовують, коли траса каналу проходить по понижених місцях рельєфу або по плоскому рельєфу і потрібно забезпечити командування над зрошуваною площею. Канал у насипу дорожчий каналу у виїмці. В таких каналах може прорватися вода через насип. Фільтраційні втрати більші внаслідок значних градієнтів напору. Під час будівництва створюються резерви, які зменшують зрошувану площу і служать розсадником для бур’янів, шкідників і хвороб сільськогосподарських культур. Відстань між підошвою укосу дамби і бровкою зовнішнього резерву грунту має бути не менше 1,5 м за глибини резерву до 0,5 м і більше. Воду із зовнішніх резервів відводять у водоскидну мережу.

Рис. 61 Поперечні перерізи каналів у насипу

а – без підсипного дна; б – з підсипним дном

Канали на косогорі. Під час проектування каналів на косогорах з крутістю схилів до 20º поперечний переріз каналу, що проходить у глинистих грунтах, необхідно приймати таким, щоб поверхня землі проходила через точку пересічення укосу з форсованим рівнем води у каналі. Для підвищення стійкості дамби рекомендується надавати ступінчастого рисунка лінії стикання тіла дамби з основою. При цьому з верхової сторони косогору передбачається берма шириною не менше 1 м.

Під час влаштуавання каналів на косогорах з крутизною схилу 20º і більше поперечний переріз каналу слід приймати повністю у виїмці з влаштуванням з верхової сторони косогору берми шириною не менше 3 м.

Рис. 62. Переріз каналів на косогорах

Укоси каналів необхідно приймати згідно з рекомендаціями БНіП 2.06.03-85. Укоси постійних каналів зрошувальних систем закладають із урахуванням стійкості укосів існуючих каналів, що експлуатуються в аналогічних умовах. За відсутності таких аналогів величини закладання укосів каналів глибиною до 5 м приймають згідно з даними, наведеними в таблицях, а більш глибоких згідно з рекомендаціями БНіП. Величина радіусу повороту каналу має бути не менше п’ятикратної ширини каналу за урізом води.

Таблиця 41

Закладання укосів каналів

Грунти	Підводні укоси	Надводні укоси
Галька, гравій з піском Глина, суглинок твердий і напівтвердий Суглинок м’якопластичний, супісок Пісок дрібний Пісок пилуватий	1,25…1,5 1,0…1,5 1,25…2,0 1,5…2,5 3,0…3,5	1,0 0,5…1,0 1,0…1,5 2,0 2,5

Таблиця 42

Закладання зовнішніх укосів дамб

Грунти	Закладання укосів дамб каналів з витратою
	до 0,5 м ^3/с	понад 10 м^3 /с
Глина, суглинок твердий і напівтвердий Суглинок м’копластичний Супісок Пісок	0,75 1,0 1,0 1,25	1,0 1,25 1,5 2,0

ККД каналів і системи каналів

Коефіцієнт корисної дії каналів дорівнює відношенню витрати води в кінці каналу до витрати у голові каналу

Q_nt Q_кін

E_t = -------- = -------------.

Q_br Q_гол.

Якщо виразити витрати води через відповідні коефіцієнти, то коефіцієнт корисної дії системи дорівнює добутку ККД каналів, які працюють послідовно від магістрального каналу до тимчасового зрошувача по розрахунковій трасі

Е_t = Е_{t м.к.} Е_{t мг..к} Е_{t г..к} Е_{t д..к} Е_{t т..зр.}

Для системи магістрального каналу і його гілок ККД не має бути нижчим – 0,8, для розподільників – 0,9. Якщо ККД виявиться нижчим зазначених величин, то необхідно передбачити заходи щодо зменшення втрат води на фільтрацію.

Втрати води із зрошувальних каналів

Під час пропуску води по каналах частина її втрачається на фільтрацію (40-60% води, що подається); на випаровування (2-4%); на експлуатаційні скиди і витікання через споруди (2-5%).

Фільтраційні втрати у першу чергу залежать від водопроникності грунтів, які характеризуються коефіцієнтом фільтрації К_ф, або коефіцієнтом всмоктування К_сер.. за період роботи каналу. На першій стадії проектування відносні і абсолютні втрати визначаються за формулами А.Н.Костякова. Фільтрація з каналів поділяється на вільну і підперту. Втрати на вільну фільтрацію за усталеного і неусталеного режимів, м³ /с на 1 км, визначаються:

Q_уст. ^в = 0,0116 К_ф d_s (β + 2 υ )√ 1 + φ²

Q_н.уст.^в = 0,0116 К_серd_s (β + 2 υ )√ 1 + φ²

υ – коефіцієнт, що враховує бокове поглинання води в укоси каналу;

К_ф – коефіцієнт фільтрації грунту;

К_сер. – середня швидкість всмоктування в грунт.

У міру збільшення строку служби каналів фільтрація з них зменшується внаслідок природної кольматації ложа каналу та зменшення її водопроникності. У каналах періодичної дії водопроникність грунтів збільшується в результаті утворення густої мережі тріщин у міжполивний період. Величина відносних втрат води у каналів зворотньо пропорційна витраті у каналі. Втрати на фільтрацію збільшуються при збільшенні глибини наповнення (d_s) та периметра каналу (при вільній фільтрації градієнт напору Z>1) і зменшуються з підвищенням рівня грунтових вод, оскільки фільтрація буде підпертою, градієнт напору буде Z<1. Абсолютні втрати води на фільтрацію прямо пропорційні довжині каналу. Тому під час проектування слід домагатися мінімальної протяжності каналів.

Втрати води на випаровування складають невелику частину втрат на фільтрацію, але абсолютна величина їх для великих каналів все ж значна. Визначають її за залежністю

Е = 0,0116 d_s e (β + 2 φ),

е – шар води, що випарувався за добу, залежить від кліматичних умов, для півдня України – 10 мм/добу, в Середній Азії до 20 мм/за добу;

d_s – глибина води в каналі;

φ – закладання укосів;

β – відношення ширини по дну (b )до глибини води у каналі (d_s), β = b/ d_s.

Втрати води на скид та витікання через нещільні затвори гідротехнічних споруд залежать від умов експлуатації системи та конструкції затворів. Великі витікання характерні для щитових і шандорних затворів (10–15%). Нові конструкції затворів ( дискові, тарільчаті, циліндричні) дають змогу повністю усунути такий вид витрат.

Заходи щодо боротьбі з витратами води

Зменшити витрати води на фільтрацію можливо за допомогою експлуатаційних та конструктивних заходів. До експлуатаційних заходів належать:

• своєчасний ремонт і очищення каналів;

• робота каналів без зайвого форсування витрат;

• робота без великих підпорів.

Найпоширеніші конструктивні заходи:

• ущільнення і кольматація грунтів;

• бетонні, залізобетонні та асфальтобетонні облицювання;

• бетоноплівкові і грунтоплівкові покриття.

Ущільнення грунтів. У результаті штучного ущільнення зменшується активна шпаруватість грунту і водопроникність його падає у кілька разів. Грунт стає міцнішим і стійкішим до розмивання. Штучне ущільнення грунту залежить від принципу дії машини, що застосовується і поділяється на такі види: ущільнення котками, трамбовками, вібраторами. В умовах природного залягання грунтів – вибухами; в умовах осідальних грунтів – попереднім замочуванням. Під час ущільнення грунтів необхідно забезпечити його оптимальну вологість, яка становить: для піску – 8 – 13%, супіску – 9 – 13%, суглинку легкого – 12 – 18%, суглинку важкого – 14 – 20%, суглинку пилуватого – 15 – 20%, глини – 16 – 26%. Грунт у дні та укосах каналів можна ущільнювати за допомогою спрямованих вибухів.

Кольматація грунтів - процес заповнення парового простору грунту найдрібнішими колоїдними, пилуватими і глинистими часточками, які перебувають у завислому стані в воді, що фільтрується. Кольматуватись можуть піски різної крупності, а також зв’язані і структурні грунти, що мають багато тріщин і ходів землериїв. Існує два способи кольматації: у воді, що рухається і спокійній воді. Необхідну кількість глини для кольматації пісків встановлюють за залежністю

Р = 18DS,

де Р – кількість глини;

D – середній діаметр часточок, мм;

S-площа кольматації, м^2. У тих випадках, коли на каналах пропускається вода, яка має глинисті або мулові наноси, процес кольматації відбувається природним шляхом.

Кольматація грунту вибухом. Суть методу полягає в тому, що динамічна ударна хвиля вибуху в непружному водному середовищі передає миттєвий тиск на укоси і дно виїмки. Водопроникність зменшується в результаті зміни мікроагрегатного стану грунту. Вміст мулових частинок у суглинкових грунтах каналу після вибуху збільшується майже у 1,5 разу, а коефіцієнт фільтрації зменшується у 10 разів.

Монолітні бетонні покриття застосовують для каналів усіх розмірів за умови механізованого виконання робіт. У середньому товщина бетонних монолітних покриттів становить 8 – 15 см за глибини води в каналі від 1 до 4 м. Закладання укосів у каналах з монолітними бетонними покриттями має становити 1:1,5. Для боротьби із здиманням зв’язних грунтів, яке виникає під час їх замерзання, покриття укладають на піщано-гравійну підготовку товщиною 10 – 15 см. Покриття розбивають швами на окремі секції або панелі. За своїм призначенням шви поділяються на усадочні, температурні і будівельні. Будівельні шви суміщають з температурно-усадочними або омонолічують. Поздовжні і поперечні температурно-усадочні шви у монолітних бетонних покриттях слід передбачати через 3 – 4 м. В осідальних і сифузійно-нестійких грунтах у монолітні бетонні покриття рекомендується закладання зварних сіток діаметром 7 – 8 мм. Товщина бетонного покриття має бути не менше 10 мм.

Збірні залізобетонні покриття застосовують для підвищення довговічності каналів та індустріалізації будівництва. Особливо ефективне застосування таких покриттів в умовах сухого жаркого клімату, де догляд за монолітним бетоном пов'язаний з великими витратами.

Для облицювання каналів застосовуються плити НПК, ПК і ПКУ довжиною 4 – 6 м, шириною 1,5 – 3 м і товщиною 6 см.

Плити НПК і ПК застосовують для будівництва каналів з глибиною потоку води до 3 м, максимальною висотою хвилі 0,5 м і товщиною льоду до 0,5 м. Плити ПКУ допускається застосовувати у каналах з глибиною води 3 – 5 м, висотою хвилі не більше 1 м і товщиною льоду – до 0,8 м.

Закладання укосів у каналах із збірними залізобетонними покриттями має бути не менше 1:1.

За довжини укосу 5 м і більше плити розміщують довгою стороною перпендикулярно до осі каналу, за меншої – довгою стороною паралельно осі каналу або застосовують змішане розкладання.

Плити укладають на ретельно спланований укіс плитоукладачами на базі стрілового гусеничного крана.

Застосування економічних плит типу НПК дає змогу різко зменшити витрату матеріалів та знизити затрати праці на влаштування покрить на будівельному майданчику.

Деформаційні шви монолітних і збірних бетонних (залізобетонних) покрить. Понад 65 % втрат води на фільтрацію через бетонні покриття пояснюється недосконалістю конструкції швів.

Конструкція шва має забезпечувати повну його водонепроникність, задану довговічність із урахуванням навантажень і дій на покриття каналу, виконуватись із звичайних недорогих матеріалів, дозволяти виконувати основні будівельно-монтажні роботи механізованим способом.

Рис. 63. Конструктивна схема покриття із змішаним розкладанням плит

1 – монолітний гідротехнічний бетон марки 200;

2 – двошаровий полімерний екран з поліетиленової плівки σ = 0,2 мм;

3 – плити НПК 60 х 20.

Розроблено низку конструкцій деформаційних швів, що задовольняють цим вимогам.

На практиці водогосподарського будівництва найширше застосовуються бітумно-полімерні мастики БИТЗП, БИТ-БУТ та інші завдяки їх порівняно невисокій вартості і доступності вихідних матеріалів, можливості ремонту швів. Вони морозостійкі і зберігають протифільтраційні властивості упродовж як мінімум 150 циклів заморожування-відтавання.

Комбіновані покриття з поліетиленовими екранами. В останні роки широке виробництво полімерних плівок дозволило створити комбіновані покриття: грунтоплівкові, а також монолітні та збірні бетоноплівкові.

Рис. 64. Конструкція деформаційних швів, зроблених з використанням полімерних матеріалів:

а – на пороізоловій прокладці; б – по цементному розчину; в – з захисним покриттям із цементного розчину; г,д – обклеювальний із армогерметика або тіоколової стрічки; е – заливальний або із застосуванням бітумно-полімерної мастики;

1 – полімерна мастика; 2 – протиадгезійний шар; 3 – прокладка пороізолу (герніту); 4 – цементний розчин; 5 – прокладка з рулонного матеріалу з протиадгезійним шаром; 6 – еластична смужка із герметику; 7 – клей із герметику; 8 – бітумно-полімерна мастика; 9 – м'який заповнювач.

Для виготовлення плівкових екранів застосовують поліетиленову плівку марки С товщиною 0,2 мм, шириною смуги 2500 мм, чорного кольору. Під час влаштування грунтоплівкового екрана у русло каналу укладають плівку і засипають її захисним шаром грунту товщиною до 1 м. Так побудовані Саратовський і Куйбишевський канали з витратами відповідно 50 і 36 м³/с, а також Каховський магістральний канал з витратою 530 м³ /с. Для підсилення протифільтраційного ефекту під час бетонування каналів під бетонне покриття укладають плівку. Широко застосовуються покриття з плівкових екранів, укладених на ґрунтову основу і захищених на укосах збірними залізобетонними плитами. Закладання укосів у каналах з монолітними бетоноплівковими покриттями має бути не менше 1 : 2,5, а в каналах із збірними залізобетонними покриттями по плівковому екрану – 1 : 2. У місцях майбутніх стиків між збірними залізобетонними плитами необхідно передбачати укладання на плівку смуг з пергаменту або толю шириною не менше 20 см для захисту плівкового екрана від пошкоджень. Втрати води у каналах з бетоноплівковим монолітним покриттям у 9 – 10 разів менші, ніж у каналах з монолітним бетонним покриттям. У каналах із збірними залізобетонними плитами по плівці вони у 24 – 25 разів менше порівняно з таким же покриттям безплівкового екрана. Під час використання комбінованого облицювання із збірних залізобетонних плит НПК з поліетиленовим екраном в умовах Каховської зрошувальної системи затрати праці зменшились на 33 – 36 %, а тривалість будівництва споруд скоротилась на 21 – 34%. Одним з перспективних шляхів застосування полімерних плівкових матеріалів є застосування бутилкаучуку для влаштування відкритих поверхневих екранів. Бутилкаучук характеризується більшою, ніж поліетилен, опірністю зрізу і проколювання, добре склеюється. Влаштування екранів із бутилкаучуку може бути ефективним у районах з складними грунтово-геологічними умовами під час будівництва зрошувальних систем на осідальних, суфозійних і грунтах, що набухають.

Споруди на відкритій зрошувальній мережі

Залежно від призначення гідротехнічні споруди на каналах поділяються на 5 груп:

- водовипускні, що регулюють витрати води;

- водопідпірні (перегороджувальні), що регулюють рівні води;

- спряжувальні, що регулюють швидкості води;

- водопровідні, призначені для транспортування води через перепону;

- наносо-уловлювальні – для затримування наносів.

Споруди на каналах поділяються на типові, що мають однакову конструкцію і відрізняються один від одного лише розмірами, та індивідуальні. Як типові, так і індивідуальні гідротехнічні споруди бувають монолітними, збірними і комбінованими; відкритими і закритими (трубчастими). Вони поділяються на регульовані і нерегульовані (з затворами і без них).

Водовипуски (регулятори) розміщують у голові всіх розподільників і тимчасових зрошувачів для регулювання подачі води в них з каналів старшого порядку.

На каналах з великими витратами і малими гідравлічними перепадами будують відкриті шлюзи-регулятори одно- і багатопрольотні. Для пропуску малих витрат при великому гідравлічному перепаді (0,5 і більше) застосовують трубчасті водовипуски. Водовипуски будують з переїздом і без переїзду. Водовипуски обладнують плоскими або сегментними робочими затворами, піднімання і опускання яких здійснюється підйомниками ручними гвинтовими або обладнаним електроприводом. Схеми водовипусків зображено на рис. 65.

Рис. 65 Схеми водовипусків

а – відкритий; б – відкритий з перепадом; в – відкритий з швидкотоком; г – трубчастий;

д – суміщений з перепадом

Водопідпірні (перегороджувальні) споруди призначені в основному для підтримання у каналах необхідних командних рівнів води за пропуску витрат 2<2_норм. Конструктивно – це шлюзи-водовипуски з щитовими затворами, які повністю або частково перекривають водний потік і тим самим створюють підпір рівня води у каналі.

Водопідпірні споруди проектують на старших каналах за водовипусками у молодші канали. Це дає змогу забезпечити подачу води у молодші канали у порядку черговості без значного збільшення висоти дамб і скиду води із старшого каналу.

Роль водопідпірних споруд можуть виконувати обладнані затворами спряжувальні, провідні і скидні споруди.

Спряжувальні споруди. Коли під час трасування каналу у земляному руслі по похилу місцевості швидкості течії виявляються більше допустимих на розмив, то його проектують з допустимим похилом, який визначають за формулою

L_not = v² _{доп. розм.} /C²R

Рис. 66. Схеми спряжувальних споруд

а – швидкоток; б – багатоступінчастий перепад; в – консольний скид

У цьому випадку застосовують спряжувальні споруди – перепади і консольні скиди (рис. 66).

Перепад – це гідротехнічна споруда, виконана у вигляді ступенів для зосередженого падіння води у каналі. Гасіння енергії падаючої води здійснюється у водобійному колодязі. Залежно від похилу і довжини схилу проектують одноступінчасті і багатоступінчасті перепади. У кінці скидних каналів, де допускається розмивання відвідного каналу, проектують консольні перепади. Перепади розміщують на ділянках з крутим похилом або біля обриву, де через перевищення допустимої швидкості не можна застосовувати бистроток.

Швидкоток – це бетонний похилий лотік, який з'єднує два канали, розміщені на різних рівнях. Лотік з'єднується з верхнім каналом входом у вигляді розтруба, а з нижнім – виходом у вигляді водобійного колодязя-заспокоювача. Для регулювання витрат і горизонтів води у щитовій стінці вхідного оголовка встановлюють щит.

Спряжувальні споруди розміщують на старшому каналі за водовипусками в молодші канали, щоб забезпечити самопливну подачу води в останні, їх часто суміщують з водопідпірними спорудами або водовипуском, але вони можуть бути і самостійними нерегулюючими спорудами (з переїздом або без нього).

Водопровідні споруди призначені для транспортування води на ділянках пересічення каналів, з природними (балки, яри, річки) або штучними (канали, дороги, насипи) перепонами. До них належать дюкери, акведуки, лотоки, водопропускні труби, тунелі.

Дюкерами називаються напірні трубопроводи, які влаштовуються для транспортування води під каналами, дорогами, річками, балками та ін. Основні частини дюкера – вхідний і вихідний оголовки та напірні труби (рис.67).

Рис.67. Схема дюкера

Дюкер розраховують на пропуск нормальної витрати і перевіряють на пропуск максимальної і мінімальної витрат при швидкостях 1,5 – 4 м/с.

Акведук – лоток на опорах для перекидання води через місцеві пониження рельєфу (яри, долини). Він складається з вхідного і вихідного оголовків і лотока з опорами (рис. 68). Його застосовують у тих випадках, коли природні відмітки розміщені на 1 – 20 м нижче дна каналу. Акведук розраховують на пропуск максимальної витрати з швидкістю течії до 2,5 м/с.

Бетонні та залізобетонні лотоки влаштовують замість каналів на косогірних ділянках для зменшення виїмки грунту з нагірного боку і на ділянках, де спостерігаються оповзневі та осідальні явища, для запобігання великим осіданням каналу або оповзням земляних мас внаслідок змочування грунту.

Водопропускні труби застосовують при пересіченні каналів з насипами доріг, каналів, а також для пропуску під каналом поверхневих вод. Для їх влаштування звичайно застосовують круглі залізобетонні труби заводського виготовлення.

Водопропускні труби під дорогами називають трубами-переїздами.

Тунелі на зрошувальних системах будують при пересіченні каналами великих височин, перекиданні води з басейну однієї ріки в басейн іншої.

Для переїзду через канали будують мости.

Відстійники споруджують для затримання піщаних наносів і непропускання їх у зрошувальну мережу із джерела зрошення.

Рис. 68. Схема акведука

Це розширені і заглиблені ділянки каналу, в яких потік істотно зменшує швидкість, завдяки чому відбувається випадання наносів.

Вузли споруд. Для зручності експлуатації і здешевлення будівництва окремі споруди на каналах об'єднують у вузли. У цьому випадку загальною для всіх споруд, що входять до вузла, є понурна частина і водопідпірна стінка по фронту водозабірних отворів.

Споруди на лотоковій мережі. Найпоширенішими спорудами на лотоковій мережі є недовипуски із каналів у лотоки, вододілильники, скиди, переїзди, перепади і водовипуски з лотоків.

Головні водовипуски призначені для регулювання подачі води у лотоки. У конструктивному відношенні – це або головна частина лотока, врізаного у дамбу каналу і обладнана затвором на вході, або трубчастий регулятор.

Вододілильник – це розподільний вузол, де вода з лотокового каналу старшого порядку розподіляється у молодші (ділянкові) лотокові канали. Відвідні лотоки приєднуються до розподільного за допомогою круглих або прямокутних у плані колодязів. Вхідні частини відвідних лотоків обладнуються затворами.

Скиди влаштовують для спорожнення лотоків і запобігання їх переповненню. У трубчастому скиді перед колодязем встановлюється затвор-автомат для підтримання у лотоку постійного рівня. Для аварійного скиду води на частині довжини лотока верх його борта розміщується на відмітці розрахункового рівня. Під час підвищення цього рівня вода з лотока зливається у ківш скидного каналу.

Переїзди влаштовують у місцях пересічення лотоків з дорогами. Вода під дорогою пропускається по дюкеру із залізобетонних труб. Перепади на лотоках влаштовують у тих випадках, коли похили їх більше критичних. Найчастіше будують перепади шахтного (колодязного) типу з розміщенням вхідних і вихідних лотоків на різних відмітках.

Водовипуски призначені для подачі води з лотоків у тимчасові зрошувачі і гнучкі трубопроводи. Як водовипуски використовуються трубчасті регулятори з плоскими або дросельними затворами, водовипуски у вигляді стальних патрубків діаметром 300 і 400 мм, закладених у борти лотоків і обладнаних засувками або тарілчастими затворами.

У тих випадках, коли гнучкі трубопроводи прокладають від ділянок лотоків, в яких немає водовипусків, застосовують сифонні водовипуски у гнучкі трубопроводи. Такі сифони виготовляють з поліетиленових труб, склопластика або із листової сталі товщиною 1,5 мм.

Для підтримання постійного рівня води у верхньому б'єфі (перед водовипусками) застосовують переносні перемички або затвори-автомати. Перемички роблять з листової сталі товщиною 1,5 мм, окантованої листовою гумою товщиною 3 мм. Затвори-автомати забезпечують постійний рівень води, автоматично збільшуючи або зменшуючи пропуск транзитної витрати при зміні відведеної витрати або забору води з лотка у верхньому б'єфі.

Закрита зрошувальна мережа.

Схеми розміщення закритої зрошувальної мережі. Перша закрита (трубчаста) зрошувальна система (ЗЗС) у Росії була побудована Г. І. Аристовим у 1875 р. Напір у трубопроводах створювався за рахунок природного похилу. До чавунних трубопроводів приєднувався переносний гнучкий шланг довжиною 250 м з примітивними пристроями (типу «брандспойт») для поливу.

Закриті зрошувальні системи мають такі переваги: відсутність втрат води на фільтрацію і випаровування, що забезпечує високі К. К. Д. систем і підвищує зрошувальну здатність джерел зрошення; високий коефіцієнт земельного використання; можливість розподілу води по зрошувальній площі за складного рельєфу; сприятливі умови для здійснення автоматизації роботи зрошувальних систем; можливість використання природного напору на підвищених похилах місцевості.

До недоліків закритої зрошувальної мережі належать: потреба у великій кількості труб, що значно підвищує капітальні та експлуатаційні витрати; витрати електроенергії на створення потрібного напору у трубопроводах за відсутності або недостачі природного напору.

Класифікація закритої напірної зрошувальної мережі. Залежно від способу подачі води розрізняють два типи закритої зрошувальної мережі: з самопливно-напірною закритою або комбінованою мережею; з механічною подачею води у закриту мережу.

У самопливно-напірній мережі зрошувальна вода у трубопроводах транспортується за рахунок напору, створюваного природним похилом місцевості. Тому її доцільно будувати на ділянках з похилом від 0,003 і вище.

Зрошувальні мережі з механічною подачею води застосовуються у тих випадках, коли рівень води у джерелі зрошення нижче поверхні зрошуваної ділянки або напір, що створюється природним похилом місцевості, виявляється недостатнім. Залежно від конструкції мережі ЗЗС поділяються на стаціонарні, напівстаціонарні і пересувні.

Найпоширеніші стаціонарні мережі, в яких вода транспортується по трубопроводах, закладених у землі. На підземних трубопроводах встановлюють гідранти, через які вода подається у дощувальні машини або інші поливні пристрої.

Напівстаціонарна мережа складається з підземних та пересувних поверхневих трубопроводів. Завдяки застосуванню пересувних польових трубопроводів будівельна вартість цих систем знижується, але зростають експлуатаційні витрати, оскільки у процесі поливу трубопроводи необхідно переміщувати по полю.

У пересувних закритих системах трубопроводи розміщують на поверхні землі. Всю мережу можна розбирати і переміщувати на іншу ділянку. Застосовують її на невеликих ділянках. Для влаштування трубопроводів в основному застосовують азбестоцементні, напірні залізобетонні, напірні залізобетонні з стальним осердям, стальні, чавунні і пластмасові труби. У межах однієї сівозмінної ділянки закрита зрошувальна мережа розміщується за двома схемами:

• з одностороннім розміщенням польових трубопроводів по відношенню до розподільного трубопроводу;

• з двохстороннім розміщенням польових трубопроводів по відношенню до розподільного трубопроводу.

Перевагу тій чи іншій схемі розміщення закритої зрошувальної мережі віддають залежно від рельєфу місцевості, розмірів ділянки і техніки поливу.

Рис. 69. Основні схеми розміщення закритої зрошувальної мережі:

а, б – з одностороннім розміщенням польових трубопроводів;

в, г – з двостороннім розміщенням польових трубопроводів.

1 – джерело зрошення; 2 – насосна станція; 3 – магістральний трубопровід;

4 – розподільний трубопровід; 5 – дільничий трубопровід.

Номенклатура трубопроводів:

- магістральний трубопровід – МКр, 1 МКр, 2МКр та ін;

- розподільний трубопровід – 1 Кр, 2 Кр, 3 Кр та ін;

- дільничий (польовий) трубопровід – 1-1Кр, 1-2Кр, 1-3 Кр та ні.

Розрахункові витрати трубопроводів. Згідно з БНіП 2.06.03-85 "Меліоративні системи і споруди" розрахункові витрати під час дощування встановлюються відповідно до графік водоподачі. Розрахункові витрати дільничих і розподільних трубопроводів у межах сівозміни приймають такими, що дорівнюють сумарній витраті дощувальних машин, які працюють одночасно

Q_nt = Q_sd

Q_nt

Q_br = -------,

Е_t

Q_sd – витрати дощувальної машини, л/с

Еt – коефіцієнт корисної дії.

Згідно БНіП 2.06.03-85 для тимчасового зрошувача – 0,95;

для дільничих трубопроводів – 0,96;

для розподільчих трубопроводів – 0,97;

для магістральних трубопроводів – 0,98

Для встановлення розрахункових витрат необхідно вибрати і схематично відобразити розрахункову трасу трубопроводів, встановлення витрат проводиться за розрахунковою трасою, розпочинаючи з найвіддаленішого дільничого трубопроводу або тимчасового зрошувача залежно від виду дощувальної машини.

Коефіцієнт корисної дії закритої зрошувальної мережі визначається за формулою:

E_t = E_{t м.тр.} E_{t р.тр.}E_{t д.тр.} E_{t .т..зр.}

Гідравлічний розрахунок закритих трубопроводів Гідравлічний розрахунок трубопроводів проводится для визначення діаметрів, швидкості, шляхових і місцевих втрат, напору в голові зрошувальної мережі.

• діаметр трубопроводу:

Q_br

d = 1,13√-------

V_р

Q_br – витрати трубопроводу, брутто, л/с;

V_р – рекомендована швидкість води в трубопроводі (найвигідніші швидкості руху води згідно з БНіП – 1,5 – 1,6 м/с) Знайдений діаметр заокруглюється до стандартного.

Фактична швидкість води в трубопроводі

1,28 Q_br

V_ф = ----------------

d²

Втрати за довжиною

h_дов = 1000 і L

1000 і – втрати по довжині на 1 км (таблиці Шевелева);

L – довжина розрахункової ділянки трубопроводу, км.

Місцеві втрати, 10% від втрат по довжині

h_міс. = 10% h_дов = 0,1 h_дов

Загальні втрати

h_заг. = h_дов + h_міс.

Розрахунковий напір

Н = Н_г + h_заг. + h_г,

Н_г – геодезична різниця відміток на початку і в кінці розрахункової ділянки трубопроводу;

h_г – напір на гідранті (технічна характеристика машини), м.

Величина заглиблення трубопроводів

h_тр. = h_пром. + d,

h_пром. – величина промерзання грунту в зимовий період, м;

d – діаметр трубопроводу, м.

Якщо трубопровід не використовується для вологозарядкових поливів, то в період з мінусовими температурами немає необхідності укладувати його нижче розрахункової глибини проникнення в грунт мінусової температури. Враховуючи дінамічне навантаження з поверхні грунту мінімальна відстань від поверхні грунту до верха трубопроводу приймається 0,6 – 0,7 м.

Результати гідравлічного розрахунку закритої зрошувальної мережі рекомендується зводити в таблицю.

Таблиця 43

Гідравлічний розрахунок закритої зрошувальної мережі

Назва трубопроводу	Пікети		L, км	Qbr, м^3 /с	D, мм	Vф, м/с	Втрати				Н, М
	від	до					1000і	hдов	hміс.	hзаг.

Азбестоцементні труби і з'єднувальні деталі до них. Напірні азбестоцементні труби діаметром від 100 до 500 мм застосовують у зрошенні переважно трьох класів: ВТ-9, ВТ-12, ВТ-15 з максимальним розрахунковим тиском відповідно 0,6; 0,9 і 1,2 МПа. Труби випускаються довжиною 2,95; 3,95; 5,0; 5,9 і 6,0 м. Для з'єднання окремих труб застосовують азбестоцементні або чавунні муфти з гумовими кільцями. Строк служби азбестоцементних труб – 20 років.

Залізобетонні напірні труби. Залізобетонні напірні віброгідропресовані і центрифуговані труби залежно від величини розрахункового тиску у трубопроводі поділяють на три класи: 1,5 МПа – І; 1,0 МПа – II; 0,5 МПа – III. Труби випускаються діаметром від 500 до 1600 мм з товщиною стінки 55 – 105 мм і довжиною 5 м. Для герметизації з'єднань труб застосовують ущільнювач – гумові кільця. Строк служби труб – 40 років.

Залізобетонні напірні труби з стальним осердям складаються із зварного стального циліндра, каліброваного з'єднувального кільця, внутрішнього і зовнішнього покрить із дрібнозернистого бетону, напруженої спіральної арматури, навитої на стальне осердя і гумового ущільнювального кільця. Труби виготовляють діаметром 250 – 600 мм, довжиною 5 і 10 м з товщиною стінки 40,5 – 47,5 мм. Призначені вони для прокладання напірних трубопроводів. Глибина закладання труб – 2 – 4 м. Строк служби – 50 років.

Стальні труби застосовують декількох типів. Стальні електрозварні труби застосовують при робочому тиску 2 МПа і більше. Зовнішня поверхня захищена від корозії гумовобітумною ізоляцією. З'єднання труб здійснюється зварюванням. Строк служби таких труб – до 20 років.

Стальні електрозварні спіралешовні тонкостінні труби з захисним покриттям на основі лаку етиноль виготовляють з рулонної вуглецевої сталі марки Ст. 3. Труби діаметром 200 – 400 мм з товщиною стінок 1,8 – 4,5 мм, довжиною 5; 6; 9 і 12 м розраховані на робочий тиск до 1,5 МПа. З'єднання труб здійснюється за допомогою обичайок довжиною 100 мм, приварених до торців труб внапуск величиною 20 мм. Як обичайки найчастіше застосовують відрізки труб нафтового сортаменту. Труби укладають на глибину не менше 0,7 м. Строк служби їх від 10 до 20 років. Застосування спіралешовних труб забезпечує значну економію металу, швидкість і легкість монтажу.

Стальні електрозварні тонкостінні труби з внутрішнім цементно-піщаним і зовнішнім бітумним або етиноловим покриттям випускають діаметром від 219 до 530 мм. Вони розраховані на робочий тиск до 2 МПа. З'єднуються труби муфтами типу «Жибо». Глибина закладання їх – до 2 м, строк служби – 10 років.

Чавунні труби випускають розтрубними або з гладеньким торцем. Для ущільнення стиків застосовують гумові самоущільнювальні кільця. Діаметр чавунних труб – від 65 до 100 мм. Довжина труб – 2, 3, 4, 5 і 6 м. У чавунних трубах типу «напірні під зачеканення» робочий тиск обмежується щільністю стику і не перевищує 1 МПа. У трубах типу «напірні безрозтрубні» герметичність стикових з'єднань забезпечується за рахунок з'єднувальних муфт. Строк служби чавунних труб – до 60 років.

Пластмасові труби. Поліетиленові напірні труби випускаються типів Л, СЛ, С і Т, розрахованих на максимальний тиск води відповідно 0,25; 0,4; 0,6 і 1,0 МПа. Труби виготовляють довжиною 6, 8, 10 і 12 м. Поліетиленові напірні труби можна застосовувати для транспортування води температурою не вище 30 °С. Строк служби – до 40 років.

Проектування закритої зрошувальної мережі у вертикальній площині. Поздовжні профілі будуються відповідно до ОСТ-3319-76 "Схема проектной документации мелиоративного и водохозяйственного строительства. Профили линейных сооружений" у шаховому порядку:

-траса трубопроводів розбивається на пікети, розпочинаючи від водозабору;

-за відмітками, одержаними з плану, викреслюється поздовжній профіль по осі трубопроводів

-на профілі виділяються характерні ділянки з одинаковим похилом, проставляється довжина;

-визначається величина похилу

Н₁- Н₂

L_not = -------------.

L

Відмітка дна траншеї визначається за залежністю

∆ _дна = ∆ _розр.. ± L_not L,

L – відстань між пікетами

∆ _розр = ∆_п.з.. - h_з.тр.

∆_п.з.-відмітка поверхні землі;

h_з.тр..-глибина закладання трубопроводу

Відмітка верха трубопроводу

∆_в.тр.. = ∆_дна = d

Відмітка осі

∆_осі = ∆_дна + d/2

Глибина виїмки

∆_верха. = ∆_п.з. - ∆_дна

Найменша ширина траншей по дну для укладання трубопроводів, згідно з вимогами БНіП Ш-8-76 "Земляные сооружения, правила производства и приемки работ" має визначатися згідно з таблицею.

Таблиця 44

Найменша ширина по дну траншей з вертикальними стінками для укладки трубопроводів (БНіП Ш-8-76)

Спосіб укладання трубопроводів	Ширина траншеї по дну без урахування кріплень, м
	розтрубних, чавунних, залізобетонних і азбестоцементних	залізобетонних на муфтах
Окремими трубами при зовнішньому діаметрі до 0,5 м Від 5 м до 1,6 м	d + 0,6 d + 1,0	d + 0,8 d + 1,2

Фасонні частини, арматура і з'єднання на трубчастій зрошувальній мережі.

Для забезпечення нормальної роботи закритої зрошувальної мережі на ній проектують спеціальну арматуру і споруди: фасонні частини, гідранти-водовипуски, регулятори витрати, вантузи і клапани для впуску і випуску повітря, регулятори тиску, компенсатори, запобіжну арматуру, упори, проміжні і кінцеві скиди. Вся ця арматура і пристрої, як правило, розміщуються у спеціальних колодязях.

Фасонні частини. Під час влаштування на трубопроводах відгалужень поворотів, переходів від одного діаметра до іншого і встановленні арматури застосовують стальні фасонні частини: трійники, хрестовини, переходи, коліна, патрубки, розраховані на тиск до 1,6 МПа.

Трійники встановлюють, як правило, у місцях відгалужень одного трубопроводу молодшого порядку від трубопроводу старшого.

Рис. 70. Типи гідрантів для підключення до трубопроводів закритої зрошувальної мережі дощувальних машин «Волжанка», «Днепр»:

а – водовипуск; б – кінцевий; в – з вантузом; г – із скидом; д – кінцевий із скидом;

е – кінцевий з вантузом.

Хрестовини встановлюють у місцях відгалуження двох трубопроводів молодшого порядку від трубопроводу старшого порядку.

Переходи встановлюють у місцях зміни діаметра трубопроводу.

Відводи встановлюють у місцях повороту трубопроводу. Відвід з кутом 90° називають коліном.

Патрубки застосовують для з'єднання трубопроводів з регулювальною, запірною та іншими видами арматури на мережі.

Гідрантами або гідрантами-водовипусками на системах з підземними трубопроводами називають споруди або пристрої для підключення до трубопроводів поливних шлангів, дощувальних машин або розбірних наземних трубопроводів. Гідранти застосовують також для відкачування з трубопроводів води, подавання і видалення повітря. Вони поділяються на наземні і підземні.

Гідранти, звичайно, розміщуються на польових трубопроводах. Відстань між ними залежить від параметрів і умов застосування дощувальних та поливних пристроїв. Так, для дощувальної машини «Волжанка» відстань між гідрантами дорівнює 18 м, «Днепр» – 54 м, «Фрегат» – залежить від модифікації машини і становить від 400 (ДМУ-АІ99-28) до 1140 м (ДМУ-Б572-90).

За умовами застосування всі гідранти поділяються на шість типів: гідрант-водовипуск, гідрант кінцевий, гідрант кінцевий із скидом, гідрант з вантузом, гідрант кінцевий з вантузом

Регулятори витрати. Для регулювання витрат і напорів, а також виключення з роботи тих чи інших трубопроводів найчастіше застосовуються засувки і дискові затвори.

За конструктивним виконанням засувки можуть бути клиновими, паралельними, кільцевими, засувки - зворотний клапан. Вони можуть бути з висувним і невисувним шпинделем. Найчастіше застосовуються засувки з ручним приводом і рідше з гідравлічним та електричним. Засувки встановлюють на початку польових трубопроводів і на початку розподільних, що відгалужуються від трубопроводів старшого порядку, а також на гідрантах-водовипусках. При діаметрі 500 мм і більше засувки мають обвідну лінію, щоб було легше їх відкривати і закривати. Засувки, що вимагають значних зусиль для відкривання, обладнують електроприводом.

Вантузи і клапани для впуску і випуску повітря. Вантузи призначені для автоматичного видалення повітря з трубопроводу в період його заповнення і експлуатації, а також для автоматичного впуску повітря у трубопровід при утворенні вакууму, їх встановлюють у підвищених точках перелому поздовжніх профілів трубопроводів і в їх кінці за позитивних похилах. На розподільних трубопроводах без гідрантів вантузи встановлюють у колодязях або на спеціальних стояках, а на польових трубопроводах – на стояках гідрантів.

Клапан для впуску і защемлення повітря призначений для запобігання утворенню вакууму при спорожненні трубопроводів, а також для пом'якшення процесу гідравлічних ударів, що виникають при аварійному вимкненні насосних станцій.

Регулятори тиску. Для забезпечення доброї якості поливу і збереженості сучасних дощувальних машин і арматури на мережі необхідно підтримувати оптимальний тиск води на вході у машину, що відповідає її технічній характеристиці. Тому для автоматичного підтримання постійного розрахункового тиску у польових трубопроводах, по яких подається вода до дощувальних машин, і перед дощувальними машинами встановлюють регулятори тиску РДУ і РД.

Компенсатори - це пристрої, які встановлюються для сприймання лінійних температурних деформацій на ділянках трубопроводу, стикові з'єднання якого не компенсують осьові переміщення, викликані змінами температури води, повітря, або грунту, а також на трубопроводах в умовах можливого осідання грунту. На практиці будівництва застосовують температурні і температурно-осадочні компенсатори.

Запобіжна арматура. Проти гідравлічного удару застосовують спеціальні запобіжні клапани і пристрої, розраховані на певний тиск у трубопроводі (КЗГ-120, ПСУ-100 та ін.). Проміжні і кінцеві с к и д и. Для спорожнення трубопроводів на зимовий період і у випадку ремонту влаштовують спорожнювальні колодязі, кінцеві скиди і гідранти-спорожнювачі.

Спорожнювальні колодязі встановлюють у понижених місцях по трасі розподільного трубопроводу. У цьому місці на розподільному трубопроводі передбачають підключення скидного трубопроводу діаметром 100 мм з засувкою, через який скидають воду у скидний канал або природні пониження місцевості.

Якщо розподільний трубопровід проходить через замкнуте пониження місцевості, то вода з нього скидається у спеціальний, так званий мокрий колодязь, з якого вода відкачується пересувними насосами БМП-80М, С-247А, АНЖ-2 і НЦС-2.

Польові трубопроводи спорожнюються відкачуванням через гідранти-спорожнювачі.

Упори. Для запобігання розкриттю стиків в азбестоцементних, залізобетонних і чавунних трубопроводах у місцях, де виникає тиск у напрямку від трубопроводу – на поворотах, кінцях трубопроводу, в місцях ділення потоку (на трійниках), переходах від більшого діаметра до меншого, встановлюють упори із монолітного бетону.

Колодязі. Для розміщення водопровідної арматури на зрошувальній мережі встановлюють колодязі. Розподільні (оглядові) колодязі призначені для регулювання подачі води у польові і розподільні трубопроводи, їх встановлюють на початку польових і на розподільних трубопроводах. У колодязях розміщують засувки.

Рис.71. Водовипуск у тимчасовий зрошувач

1 – трубопровід; 2 – стояк; 3 – засувка; 4 – патрубок; 5 - залізобетонний колодязь – гаситель;

6 – тимчасовий зрошувач

Скидні колодязі призначені для опорожнення трубопроводів і їх промивання. Всі колодязі виконують із збірних залізобетонних блоків діаметром 100, 150 і 200 см.

Водовипуски з трубопроводів у відкриті канали. На комбінованих зрошуваних системах застосовують водовипуски з трубопроводів у постійні або тимчасові зрошувачі. Для регулювання витрат споруди обладнують засувками, затворами клапанного типу або гідроавтоматами.

Рис. 72. Водовипуск у тимчасовий зрошувач з гідроавтоматом рівня

1 – трубопровід; 2 – стояк; 3 – залізобетонний колодязь; 4 – гідроавтомат рівня діафрагмового типу

Гасіння кінетичної енергії потоку води, що виходить з великою швидкістю із трубопроводу, здійснюється у колодязях-гасителях.

На рис. 71 зображено водовипуск для подачі води із напірних трубопроводів ЗЗС у тимчасові зрошувачі до дощувальних машин типу ДДН-70, ДДН-100, ДДА-100МА. Водовипуск обладнують засувкою або вертикальним затвором. Гасіння енергії потоку здійснюється у залізобетонному колодязі.

Споруда призначена для випуску постійної витрати води із напірних польових трубопроводів ЗЗС у тимчасові зрошувачі з наступним забором її дощувальними машинами типу ДДА-100МА або ДДН-70. Випуск постійної витрати незалежно від величини тиску у трубопроводі забезпечується за рахунок автоматичної підтримки постійного напору над порогом випускного отвору у стінці колодязя-гасителя гідроавтоматом діафрагмового типу.

Розрахунок і проектування лотокових каналів.

Залізобетонні збірні канали-лотоки доцільно застосовувати замість бетонування порівняно невеликих каналів з перерізом до 3 м² для проведення протифільтраційних заходів, підвищення К.К.Д. зрошувальних систем, забезпечення командування каналів у несприятливих топографічних умовах, на ділянках переходів каналів через понижені місця при пересіченій місцевості, на скельних сильнофільтрувальних і осідальних грунтах, на косогорах, що зазнають сповзання і т. ін.

Рис. 73. Залізобетонні лотоки параболічного перерізу на пальових опорах (а), на стоякових опорах (б) і покладені на грунт (в):

1 – лоток; 2 – паля; 3 – шар цементного розчину товщиною 1...2 см; 4 – стояк; 5-цементний розчин; 6 – фундаментна плита; 7 – піщано-гравійна підготовка товщиною 6...10 см; 8 – опорна плита.

Канали-лотоки застосовують на ділянках з похилами місцевості 0,002 – 0,0005, а з похилом понад 0,003 – тільки при техніко-економічному обгрунтуванні.

Конструкції каналів-лотоків. Лотокові канали складають з окремих розтрубних або безрозтрубних (гладеньких) лотоків довжиною від 5 до 8 м, як правило, параболічного, еліптичного або напівциркульного перерізу. Рідше застосовуються прямокутні і трапецієподібні лотоки. Товщина стінок лотоків – 5 – 8 см. Глибина серійних лотоків, на які розроблені типові проекти, становить: 30, 40, 60, 70, 80, 90, 100, 120см.

Залежно від умов командування і несучої здатності грунтів лотоки укладаються у грунт на опорні плити, на стоякові або пальові опори (рис. 73). Під час укладання на опори забезпечується висота командування 1 – 1.5 м.

Встановлення лотоків на опорні плити без стояків або паль допускається тільки у скельних і гравелистих грунтах. Стоякові опори рекомендується застосовувати тільки у важких грунтах, де забивання паль ускладнене. Палі під лотоки мають довжину 7 м.

Найвідповідальнішим елементом у конструкції лотокових каналів від якого залежать їх водопроникність і довговічність роботи, є шви, які влаштовуються у місці з’єднання лотоків на опорах. Лотоки з гладенькими кінцями стикуються між собою за допомогою сідел, а розтрубні – за допомогою розтруба, в який вставляється гладенький кінець сусіднього лотка. Водонепроникність і гнучкість шва забезпечуються прокладкою між лотоками і сідлами або розтрубом конопляних канатів, просочених дьогтем, круглої гуми товщиною 2 – 2,5 см, пороізолової прокладки, асфальтових матів.

Рис. 74. Конструкції стиків

а – розтрубних лотоків; б – нерозтрубних лотоків; в - поперечний переріз прокладки;

г – пеперечний переріз обмежувача стискання герметики (прокладки);

1 – лоток; 2 – обмежувач; 3 – приклеювальна ізолова мастика; 4 – прокладка; 5 – сідло.

За доброї якості герметизації швів ККД лотокових каналів становить 0,97 – 0,98. Канали-лотки застосовують для влаштування постійної зрошувальної мережі будь-якого порядку. Розміщення лотокової мережі у плані має бути пов"язане з сільськогосподарською організацією території і прийнятою технікою поливу. За можливості передбачають розподіл води на обидва боки (двостороннє командування). Відстань між ділянковими лотоковими каналами приймається згідно з елементами техніки поливу. Повертання лотоків у плані здійснюється під прямим кутом з відхиленням не більше 5º. Міжгосподарські і господарські канали-лотоки допускається повертати і по кривих, якщо вони проходять по землях, що не використовуються. З’єднання лотоків здійснюється встановленням колодязів або укладанням ланок лотока під кутом чи застосування лотоків з довжиною ланки від 4 до 8 м із скошеними краями.

Максимальна витрата води каналів-лотоків визначається за максимальною ординатою гідромодуля, мінімальна – за мінімальною ординатою гідромодуля. Витрата води на сівозмінну ділянку визначається за залежністю

q_роз А_nt

Q_br = ---------

0,97

q_роз – розрахункова ордината гідромодуля, л/с на 1 га;

А_nt – площа нетто сівозмінної ділянки, га,

0,97 – коефіцієнт корисної дії лотокової мережі.

Розрахункова витрата на сівозмінну ділянку під час поливу дощуванням визначається за укомплектованим графіком водоподачі. Розрахункові витрати кінцевих скидів приймають для ділянкового каналу при двох машинах, що працюють одночасно – 100%; при трьох – 65%, при чотирьох і більше – 50% розрахункової витрати; для каналів-лотоків внутрішньогосподарської мережі старшого порядку – 50%, каналів міжгосподарської мережі – 25%.

Гідравлічний розрахунок здійснюється для випадку рівномірного режиму при коефіцієнті шорсткості n = 0,012. Залежності для визначення гідравлічних елементів лотоків, обкреслення внутрішньої поверхні яких прийняті за параболою з рівнянням x² = 2ру, мають такий вигляд:

В = 2√2p h ; s = 2/3 B h;

χ = р √2 τ (1 + 2 τ ) + ln (√2 τ + √ 1 + 2 τ )

h – глибина наповнення лотока;

В – ширина дзеркала води;

S – площа живого перерізу;

χ – довжина змоченого периметра;

Р – параметр параболи, який приймається р = 0,2 для лотоків глибиною від 40 до 80 см і р = 0,35 - для лотоків глибиною 90 і 120 см.

За витратами і середнім похилом місцевості по трасі каналу-лотока розраховують модуль витрати К, а потім визначають глибину наповнення і вибирають типорозмір лотока. Мінімальний запас надводного борту приймається 10 см при Нл ≤ 100 см і 15 при Нл ≥ 120 см. Додавши до знайденої глибини запас борту, за типовими проектами підбирають стандартний лоток, який забезпечує пропуск розрахункової витрати. Потім визначають В, S і середню швидкість v. Для прискорення гідравлічного розрахунку застосовуються номограми, за якими за відомої витрати і похилу лотокового каналу визначаються інші параметри: h, v, s, B.

Перевищення дна лотока над поверхнею грунту приймають не менше 20 см. На лотокових каналах, де є водовипуски у тимчасові канали , перевищення дна лотока над поверхнею землі приймають не більше 1,5 м, а у всіх інших випадках – не більше 3,5 – 4 м. У місцях зміни похилів лотоки різної глибини поєднують так: при Lnot₁ < Lnot₂ – 70х60; 80х60; 80х70; 90х80; 100х80; 100х90; 120х90; при Lnot₁ > Lnot₂ поєднання лотоків буде зворотним. Лотоки поєднують на одній відмітці їх дна або верху. Довжину кривої спаду або підпору визначають за формулами або номограмами.

Споруди на лотоковій мережі. Найпоширенішими спорудами на лотоковій мережі є водовипуски із каналів у лотоки, вододільники, скиди, переїзди, перепади і водовипуски з лотоків.

Головні водовипуски призначені для регулювання подачі води у лотоки. У конструктивному відношенні – це головна частина лотока, врізаного у дамбу каналу і обладнана затвором на вході, або трубчастий регулятор.

Вододільник – це розподільний вузол, де вода з лотокового каналу старшого порядку розподіляється у молодші (ділянкові) лотокові канали. Відвідні лотоки приєднуються до розподільного за допомогою круглих або прямокутних у плані колодязів. Вхідні частини відвідних лотоків обладнуються затворами.

Скиди влаштовують для спорожнення лотоків і запобігання їх переповненню. У трубчастому скиді перед колодязем встановлюється затвор-автомат для підтримання у лотоку постійного рівня. Для аварійного скиду води на частині довжини лотока верх його борта розміщується на відмітці розрахункового рівня. Під час підвищення цього рівня вода з лотока зливається у ківш скидного каналу.

Переїзди влаштовують у місцях пересічення лотоків з дорогами. Вода під дорогою пропускається по дюкеру із залізобетонних труб.

Перепади на лотоках влаштовують у тих випадках, коли похили їх більше критичних. Найчастіше будують перепади шахтного (колодязного) типу з розміщенням вхідних і вихідних лотоків на різних відмітках.

Водовипуски призначені для подачі води з лотоків у тимчасові зрошувачі і гнучкі трубопроводи. Як водовипуски використовуються трубчасті регулятори з плоскими або дросельними затворами, водовипуски у вигляді стальних патрубків діаметром 300 і 400 мм, закладених у борти лотоків і обладнаних засувками або тарілчастими затворами. У тих випадках, коли гнучкі трубопроводи прокладають від ділянок лотоків, в яких немає водовипусків, застосовують сифонні водовипуски у гнучкі трубопроводи. Такі сифони виготовляють з поліетиленових труб, склопластика або із листової сталі товщиною 1,5 мм.

Для підтримання постійного рівня води у верхньому б’єфі (перед водовипусками) застосовують переносні перемички або затвори-автомати. Перемички роблять з листової сталі товщиною 1,5 мм, окантованої листовою гумою товщиною 3 мм. Затвори-автомати забезпечують постійний рівень води, автоматично збільшуючи або зменшуючи пропуск транзитної витрати при зміні відведеної витрати або забору води з лотока у верхньому б’єфі.

Дороги і лісосмуги на зрошувальній території

Автомобільні дороги на зрошуваних землях поділяються на міжгосподарські, внутрішньогосподарські, польові, експлуатаційні.

Міжгосподарські дороги призначені для зв'язку господарств між собою і райцентром, залізницею, пристанями, аеродромами та ін.

Внутрішньогосподарські дороги з'єднують господарства з фермами, бригадами, станами, або пов'язують названі об'єкти між собою.

Польові дороги забезпечують під'їзд до кожного поля сівозміни і до найближчих міжгосподарських доріг.

Експлуатаційні дороги призначені для обслуговування, утримання і ремонту каналів та споруд на меліоративній мережі.

Дороги проектують вздовж постійних каналів, розподільних та польових трубопроводів, а також вздовж поливних ділянок по верхній або нижній їх стороні. В першому випадку дорога розміщується у верхній частині поля без кювета з низової сторони. Водовипуски у тимчасові зрошувачі проектують з переїздами. Для під'їзду на кожну поливну ділянку, а також до доріг вздовж тимчасових зрошувачів (при поливі дощувальними машинами типу ДДН і ДДА) проектують переїзди через водоскидний канал.

Ширину земляного полотна господарських доріг приймають 6,5 м, польових та експлуатаційних – 5,0 м; кювети – трапецієподібного та трикутного перерізу. Глибина кюветів на супіщаних грунтах – 0,3 – 0,4 м, на глинистих та пилуватих –0,5…0,6 м. У місцях пересічення доріг з розподільними та магістральними каналами будують мости або трубчасті переїзди з шириною проїзної частини 5 м.

Лісосмуги проектують для зменшення швидкості вітру, випаровування з поверхні поля води, послаблення діх суховіїв, зниження ступеня заростання каналів. Їх висаджують з високорослих порід дерев з високим підліском продувної конструкції. Розміщують уздовж постійних зрошувальних водозбірно-скидних та дренажних каналів, постійних доріг, по межах водоймищ, полів сівозміни.

Відстань між основними лісосмугами приймають із урахуванням дальності дії смуг, яка дорівнює 20 – 30 – кратній висоті дерев, і вимог механізації поливу та обробки грунту. Як правило, ця відстань становить 500 – 900 м.

Під час роботи дощувальних машин “Фрегат” і “Днепр” на кількох позиціях (або полях) у лісосмугах передбачаються проїзди для транспортування машин з однієї позиції на іншу. Проїзди повинні мати ширину 7,5 м для “Фрегата” і 30 м – для “Днепра”.

Лісові смуги вздовж каналів складаються з двох, рідше чотирьох рядів дерев. Уздовж водосховищ, по межах степових зрошуваних ділянок висаджують 7 – 10 рядів дерев. Відстань між рослинами в ряду 0,7 – 1 м, а між рядами – 2,5 – 3 м.

Рис.75. Розміщення доріг на зрошуваній території з верхової сторони поля

1 – поле; 2 – кювет або водоскидний канал; 3 – берма; 4 – лісосмуга;

5 – зрошувальний канал; 6 – дорога

Презентація «Дороги і лісосмуги на зрош»

Презентація «Планування зрошувальних земель»

Презентація «Споруди на відкритій зрошувальній мережі»

Презентація «Зрошувальні мережі»

Презентація «Лотки»

2.6 Джерела води для зрошення

Види джерел для зрошення, вимоги до них.

Джерелами води для зрошення і обводнення є річки у природному і зарегульованому стані, місцевий поверхневий стік, підземні води. Для зрошення також можна використовувати господарсько-побутові, промислові, шахтні, колекторно-дренажні води зрошувальних систем, а також морські води. Джерела зрошення і обводнення характеризуються такими показниками:

ü витратою води, якою може забезпечити джерело зрошення упродовж зрошувального періоду;

ü об’ємом води, який може бути забраний із вододжерела за вегетаційний період;

ü рівнем води в джерелі зрошення по відношенню до зрошувальної площі упродовж зрошувального періоду в роки з різною забезпеченістю;

ü якістю води.

Вимоги, що ставляться до вододжерел:

Ø вода має бути придатна для зрошення, а під час обводнення – для забезпечення побутових та господарських потреб;

Ø запаси і витрати води у вододжерелі повинні повністю задовольнити потреби зрошення. Джерело зрошення повинне забезпечувати потребу у воді упродовж поливного сезону.

Якщо в окремі періоди вододжерело має меншу витрату води, ніж потрібно для поливу, то режим вододжерела слід узгодити з режимом зрошення шляхом регулювання вододжерела, пристосування режиму зрошення сільськогосподарських культур до режиму вододжерела, одночасно регулювання вододжерела і зміни роботи зрошувальної мережі.

Технічні вимоги до якості поливної води

Придатність води для зрошення визначається взаємодією різних факторів. Найважливіші з них: загальний вміст солей у воді; хімічний склад і водно-фізичні властивості грунту; вміст і склад солей у грунті; дренованість території Для більшості сільськогосподарських рослин не шкідлива вода з мінералізацією до 1,5 г/л. води.

Оцінка якості поливної води має бути комплексною з урахуванням усіх наведених вище факторів.

Експертна оцінка якості поливної води має складатись із оцінок: санітарно-токсикологічної та меліоративної.

Санітарно-токсикологічна оцінка якості поливної води здійснюється на підставі аналізу вмісту хімічних сполук і елементів та хвороботворних мікроорганізмів у поливній воді і величини гранично допустимих концентрацій. Орієнтовні величини ГДК наведено в табл. 47 і 48.

Таблиця 47

Орієнтовні норми ГДК окремих інгредієнтів стічних вод, які використовуються для зрошення, мг/л (Бородавченко та ін.)

Інгредієнти	Рекомендо вані ГДК	Інггредієнти	Рекомендо вані ГДК
Загальна концентрація речовин на грунтах: - легких - середніх - важких Азотовмістні речовини Ацетон Магній Марганець Мідь Метиловий ефір Натрій карбонат Нікель Нітрати Барій	5000 3000 1500 250 кг за вегет. пер. 40 300 1 20 50 100 0,5 0,5 4	ДДТ Залізо Кобальт Свинец Смоли рослинні Сульфати Зокрема: - сульфат кобальту - сульфат міді Фенол Хлориди Ціаністі сполуки, Крім КСΝ% Цинк Вольфрам Бор	0,5 20 1 5 5 500 2 7 40 300 10 2 10 0,5

Таблиця 48

Бактеорологічні показники якості води

(Бородавченко та ін.)

Показники	Норма
Загальне число бактерій в 1 мл нерозбавленої води, не більше Число бактерій групи кишкової палички: У густому середовищі (колі-індекс) Під час використання рідкого середовища (колі-титр)	100 3 не менше 300

Меліоративна оцінка може визначатися за декількома методиками. Остаточна оцінка приймається середньозваженою, або за найгіршими показниками.

Згідно з комплексною оцінкою якості поливної води за методом УкрНДіГіМУ встановлюється п’ять оцінювальних показників: критична мінералізація, кальційовий показник, рН, токсична лужність, загальний вміст хлору.

Критична мінералізація поливних вод – це така мінералізація, яка не збільшує засолення грунту на одну градацію під час зрошення оптимальними нормами. Для півдня України критичну мінералізацію приймають 1 г/л. При зрошувальній нормі 4 – 5 тис. м³ /га і збалансованому режимі зрошення в однометровий шар грунту за 4 – 5 вегетаційних періодів вноситься солей не більше 0,1% вагових. При мінералізації 1,5 г/л спостерігається збільшення концентрації грунтового розчину в 3 – 4 рази і інтенсивне накопичення солей за 1 – 3 роки. Зменшення величин зрошувальних норм до 2 – 2,5 тис. м³ /га не ліквідовує небезпеки засолення, а лише продовжує період накопичення солей.

Таблиця 49

Оцінка якості води за загальною мінералізацією

а) за Костяковим

Мінералізація, мг/л	Оцінка якості поливної води
Менше 400 400…1000 1000…3000 понад 4000	Добра Орієнтовне застосування з урахуванням місцевих природних і іригаційно-господарських умов Підвищена небезпека для рослин Вторинне засолення грунтів

б) за Можейком

Клас води	Ступінь мінералізації	Мінералізація, г/л
1 11 111	Прісні або слабомінералізовані Середньомінералізовані Сильномінералізовані	До 1 1-3 3-5

Кальційовий показник, який незалежно від співвідношення у воді диспергаторів (натрію, калію, магнію, амонію) є стабільним.

За вмісту Са²⁺ понад 34%-екв/л – вода є придатною для зрошення.

За вмісту Са²⁺ = 34-25% екв/л – може спостерігатись слабкий ступінь осолонцювання.

За вмісту Са²⁺ < 25% екв/г – осолонцювання вище слабкого ступеню досягає на третій рік за мінералізації води до 1 г/л і за один сезон за мінералізації 1 – 3 г/л.

За вмісту у воді кальцію понад 50% екв/л - може спостерігатися процес розсолонцювання грунтів.

Величина рН. Оптимальне значення величини рН - 6,5…8,0. При рН > 8,0 спостерігається інтенсивне поглинання грунтом натрію навіть за високого вмісту кальцію (понад 34%).

Токсична лужність визначається карбонатами і гідрокарбонатами натрію, калію і магнію. Якщо різниця перевищує 125 мекв/л або вода містить понад 0,3 мекв/л СО^2-₃, то воду можна вважати придатною для поливу тільки з застосуванням меліоративних заходів.

Вміст хлору. За вмісту хлору менше 2 мекв/л вода безпечна для всіх рослин. При 2 – 4 мекв/л деякі культури відчувають дію хлору. За вмісту хлору понад 10 мекв/л (0,35 г/л ) пригнічуються середньостійкі культури, а токсичне накопичення в грунті досягається за два періоди. Остаточна оцінка якості води є середньозваженою за всіма показниками.

Таблиця 50

Показники придатності зрошувальної води

№	Оціночні показ-ники і одиниці вимірювання в 1л води	Межі показників категорії якості води
		1 – абсолютно придатна на всіх грунтах; середньозва-жений показник не більше1	2 – придатна, вимагає меліоративних заходів на со-лонцюватих грунтах; средньозваже-ний показник у межах 1-2	3 – умовно-придатна (тільки з застосуванням меліоративних заходів); середньозважений показник у межах 2-4	4 – непридатна; середньозважений показник не менше 4
1	Забруднюючі речовини	Відсутні	Менше ГДК	ГДК	Більше ГДК
2	Мінералізація, г	Менше 0,6	6,0-1,0	1,0-2,0	Більше 2,0
3	Са, % - екл.	Більше 50	50-34	34-25	Менше 25
4	РН	6,5-8,0	8,0-8,2	8,2-8,4	Більше 8,4
5	НСО3^- токс., мекв.	Відсутній	Менше 1,25	1,25-2,5	Більше 2,5
6	СО ^2/3-, мекв.	Відсутній	Менше 0,3	0,3-0,6	Більше 0,6
7	Сl, мекв.	Менше 2,0	2,0-4,0	4,0-10,0	10,0

Вода прешої категорії – абсолютно придатна для зрошення всіх грунтів і культур. На солонцюватих грунтах є меліорантом, поскільки є джерелом кальцію. Середньозважений показник якості води <1.

Вода другої категорії – придатна для зрошення, потребує додаткових меліоративних заходів тільки на солонцюватих грунтах, які обгрунтуються в кожному окремому випадку. Середньозважений показник якості води дорівнює 1–2.

Вода третьої категорії – умовно придатна для зрошення. Може застосовуватися тільки після внесення кальційових меліорантів до поновлення вмісту кальцію до 34 – 50% – екв./л і нейтралізації високої лужності. Середньозважений показник якості води – 2 – 4.

Вода четвертої категорії непридатна для зрошення. Середньозважений показник якості води понад 4.

Ріки як джерела зрошення, їх водозабезпеченість і способи регулювання.

Основні джерела зрошення і обводнення України – річки. Річкова мережа України – це річкові системи Дніпра, Вісли, Дунаю, Дністра. Південного Бугу, Сіверського Дінця та річок чорноморського й азовських узбережь. В Україні понад 63 тис. малих річок і водотоків. Розподіл річного стоку на території країни дуже нерівномірний, тому важливо знати їх водний режим і внутрішньорічний розподіл стоку, що залежить від характеру їх живлення і ступеня зарегулювання.

Залежно від умов формування водного режиму, а отже і характеру гідрографу, а також рельєфних умов водозабору, річки поділяються на рівнинні та гірські. Рівнинні річки мають малі похили і займають більш низьке положення відносно зовнішньої території. Води основних рівнинних річок – прісні, мають мало наносів, живляться за рахунок грунтових вод. Різновидом рівнинних є степові річки. Джерелом живлення для них є в основному зимові атмосферні опади.

Гірські річки мають великі похили, несуть багато наносів (до 4 кг/м³), живляться за рахунок снігів та льодовиків, тому основний паводок на них буває в найжаркіший період року – влітку, що дозволяє найповніше використовувати їх для зрошення без будівництва водосховищ.

Під час зрошення з річки з незарегульованим стоком порівнюють гідрограф річки 65 – 90 % забезпеченості з витратами, необхідними для зрошення. Якщо в окремі періоди витрати на зрошення дорівнюють витратам річки, то забезпечити зрошення водою самопливом можна лише при гребельному водозаборі. Якщо витрати на зрошення перевищують витрати у річці, то для забезпечення її водою влаштовують регулювальні водосховища або резервуари, які штучно змінюють витрати вододжерела у часі. Залежно від тривалості накопичення води і наступного її використання регулювання може бути добовим, сезонним, багаторічним.

Добове регулювання застосовують найчастіше під час використання підземних вод, коли вночі воду накопичують у резервуарах або в басейнах, а вдень забирають на зрошення або водопостачання.

Сезонне регулювання полягає в перерозподілі стоку упродовж одного року. З цією метою створюється на річці водосховище, в якому у період паводку стік повністю або частково затримується і використовується у поливний період. Сезонне регулювання застосовують у тому випадку, коли річне споживання води менше річного стоку розрахункової забезпеченості (70 – 97%)

Багаторічне регулювання стоку застосовують у тих випадках, коли споживання води перевищує стік розрахункової забезпеченості. При цьому воду запасають у водосховищі у багатоводні роки, а використовують на зрошування та обводнення у маловодні роки.

Під час сезонного регулювання стоку об’єм водосховища приймають 20 – 70 %, а при багаторічного – 120 – 170% середньобагаторічного стоку. Регулювальні водосховища розміщують на річці або в стороні від неї з живленням річною водою через підвідний канал. Воно може наповнюватись по підживлювальному каналу водою весняного стоку і водою, що стікає з прилеглої водозабірної площі.

Рис. 80 Схеми розміщення регулювальних споруд:

1 – магістральний канал; 2 – підвідний канал; 3 – підживлювальний канал; 4 – водосховище.

Типи водозабірних споруд.

Водозабірні або головні споруди призначені для забору води із джерела зрошення і подачі її у зрошувальну мережу. Їх завдання:

· забезпечувати подачу в систему необхідної кількості води відповідно до графіка водоспоживання незалежно від рівня води у джерелі;

· запобігати потраплянню у зрошувальну систему великої кількості наносів, шуги, льоду, плаваючих тіл;

· забезпечувати пропуск паводкових та зливових вод;

· за необхідності задовольняти потреби риболовства, судноплавства, водопостачання, енергетики, лісосплаву.

Тип водозабірної споруди залежить від характеру джерела зрошення та рівня води в ньому відповідно до зрошуваних площ. Під час самопливного виведення води з річки в зрошувальну мережу застосовуються два основних типи водозабірних споруд: безгребельний та гребельний.

Безгребельний водозабір влаштовують у тих випадках, коли рівні та витрати води достатні для самопливної подачі води у систему. Забирають води до 20% витрати річки. Їх споруджують на стійких угнутих берегах річок, щоб зменшити надходження наносів у канали.

Найдосконаліші безгребельні водозабори з головними регуляторами. Для зменшення надходжень у канали системи наносів, перед головними спорудами рекомендується встановлювати струмененапрямні щити для створення перед входом у канали поперечної циркуляції води. На головних ділянках магістральних каналів перед регуляторами можна споруджувати відстійник і бокові скиди.

Рис.81. Схема річних безгребельних водозаборів:

1 – магістральний канал; 2 – головний регулятор; 3 – скид; 4 – відстійник; 5 – скидна споруда;

6 – підпірна споруда.

Найкращі із безгребельних водозаборів – водозабір з головним регулятором на вході, скидом і підпірною спорудою перед ним. Між головним регулятором і підпірною спорудою влаштовують відстійник.

Перехідними від безгребельних до гребельних є шпорні водозабори, тобто безгребельні водозабори з водозахватними дамбами, висунутими у русло річки для збільшення забору води у канали.

Рис. 82. Схеми шпорових водозаборів:

1 – головний регулятор; 2 – магістральний канал; 3 – поперечна шпора; 4 – карман; 5 – скид.

Гребельний – кращий тип водозаборів, що дозволяє забирати з річки частину або всю витрату. При цьому зменшується довжина підвідної частини магістрального каналу, створюються умови для успішної боротьби з наносами, можливе влаштування відстійників з гідравлічним промиванням. Гребельні водозабори будують на стійких ділянках річок, що мають береги і дно, які важко розмиваються.

Рис. 83. Гребельні водозабірні споруди

а – з тимчасовою греблею; б – карманного типу; в – ферганського типу; г – з фронтальним водозабором; д – з наносоперехоплювальними галереями; е – з відстійником.

1 – головний регулятор; 2 – магістральний канал; 3 – тимчасова гребля; 4 – промивний шлюз;

5 – карман; 6 – водопідйомна гребля; 7 – роздільна стінка; 8 – наносопромивні галереї;

9 – водопідпірна споруда; 10 – відстійник.

Тип водозабору вибирають на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням необхідного забору води в систему та кращих умов боротьби з наносами.

Відстійники на зрошувальних системах охороняють канали від замулення. Вони призначені для осадження та видалення завислих наносів заданої фракції. Відстійники влаштовують у комплексі з водозабірними спорудами у тих випадках, коли мутність води у джерелі зрошення перевищує трансформуючу здатність каналів.

За конструкцією відстійники можуть бути однокамерні, двокамерні та багатокамерні.

Рис. 84. Схеми відстійників

а – однокамерний з послідовним приєднанням до каналу; б – однокамерний з паралельним приєднанням до каналу; в – двокамерний; г – багатокамерний.

1 – магістральний канал; 2 – перехідна камера; 3 – вертикальна решітка; 4 – камера відстійника;

5 – промивна галерея; 6 – роздільна стінка.

Відстійники можуть бути з періодичним і безперервним промиванням наносів, гідравлічним і механічним їх видаленням. Відстійники з періодичним промиванням мають ширину камер 5 – 7 м, довжину – 15 – 20 м, глибину 4 – 5 м, похил дна 0,02 – 0,0005, тривалість промивання камер – 0,5 – 1 год., період замулення 1 – 3 доби, середня швидкість руху потоку 0,25 – 0,4 м/с.

Вибір схеми залежить від загальнобудівельних умов, забезпечення рівномірного надходження води у відстійник, можливості видалення відкладених наносів, техніко-економічних показників.

Умови застосування зрошення з механічним підйомом води.

Механічний підйом води влаштовують у тих випадках, коли горизонт її у джерелі зрошення у місці забору нижче необхідного за умовами командування рівня води у зрошувальному каналі і не може бути підвищений іншими, економічними способами. За механічного підйому воду піднімають насосами з джерела зрошення до командних відміток зрошуваної території. Цим способом в Україні зрошується понад 90% земель.

За способом перекачування води механічні установки у зрошенні можна поділити на дві групи: установки, що забирають воду з відкритих водоймищ; установки, що піднімають воду з колодязів. Розрізняються вони між собою і за принципом подачі води. Схема забору води з механічним підйомом зображена на рис.85.

Рис.85. Схема механічного підйому води на зрошення

1 – водопідйомна гребля; 2 – водозабірна споруда; 3 – підвідний канал; 4 – відстійник; 5 – самопливна лінія; 6 – водоприймальний колодязь; 7 – всмоктувальний трубопровід; 8 – насосна станція;

9 – напірний трубопровід; 10 – напірний басейн; 11 – зрошувальний канал; 12 – скидний канал під час промивання відстійника.

Пропускна здатність каналів під час зрошення з механічним підйомом води встановлюється на основі загальних принципів. Проте при цьому потрібно враховувати деякі особливості. Внаслідок високої вартості води потрібно вжити заходів до максимального зниження витрат її на зрошення за рахунок зменшення втрат у каналах, зниження коефіцієнтів форсування каналів, узгодження графіка водоподачі і гідрографа джерела зрошення.

Трасування зрошувальних каналів під час механічного водопідйому, пов’язано з розміщенням насосних станцій, може бути виконано за чотирма основними схемами.

Перша схема. Вся зрошувальна площа розміщена в одній зоні, зрошується одним головним магістральним каналом, який одержує воду від насосної станції по напірному трубопроводу.

Друга схема. Зрошувана площа обслуговується кількома каналами і поділяється на кілька зон підйому води. Кожну зону обслуговує окремий магістральний канал, який трасують за підвищеними відмітками, і отримує воду по окремих напірних трубопроводах від загальної берегової насосної станції.

Третя схема. Зрошувана площа поділена на зони, але кожний земельний канал живиться самостійно насосними станціями, які послідовно подають воду від зон, що лежать нижче, до зон, що розміщені вище.

Перша берегова насосна станція НС-1 подає на висоту першої зони об’єм води, необхідний для зрошення всіх зон; станція НС-2 – на висоту другої зони об’єм води для зрошення другої і наступних зон; станція НС-3 – на висоту третьої зони об’єм води для поливу третьої і наступних зон.

Четверта схема. Зрошувана площа поділена на зони. Причому кожна має незалежне від інших зон живлення водою. Тому схему застосовують, як правило, під час роботи пересувних насосних станцій.

Рис. 86. Схема встановлення зон підйому води (1,11,Ш), розміщення насосних станцій НС, напірних басейнів НБ, напірних трубопроводів і трас магістральних каналів МК

При виборі схеми потрібно встановити доцільність зрошення однією великою установкою, що подає воду на полив всієї площі, або кількома установками меншої потужності, що подають воду на зрошення окремих зон.

Остаточну схему каскаду вибирають на основі техніко-економічного узгодження різних варіантів, врахування природних і господарських умов експлуатації системи.

Загальні відомості про насосні станції.

Насосна станція – це комплекс гідротехнічних споруд, енергетичного і гідромеханічного обладнання, що забезпечує забір води із джерела, підйом та транспортування до місця призначення. На практиці насосні станції поділяють:

· за призначенням – зрошувальні, осушувальні, водопровідні, каналізаційні та ін.;

· за родом привода – з електродвигунами і двигунами внутрішнього згоряння;

· за насосним обладнанням – з відцентровими, пропелерними, поршневими та іншими насосами;

· за розміщенням відносно поверхні землі – наземні (відкриті) і заглиблені (обладнані глибинними насосами);

· за розміщенням відносно вододжерела – берегові і руслові;

· за конструктивними ознаками – споруди водопровідного, камерного і блочного типу;

· за характером керування – станції з децентралізованим, централізованим, напівцентралізованим, автоматичним керуванням;

· за режимом роботи –на сезонні та цілорічні.

Насосні станції можуть бути стаціонарними і нестаціонарними (плавучі, пересувні). Зрошувальні насосні станції, що забирають воду з відкритих вододжерел називають головними, або станціями першого підйому, а ті, що забирають воду із зрошувальних каналів, резервуарів - зональними, або станціями другого підйому. Зональна насосна станція складається з аванкамери, споруди станції камерного типу з обладнанням, напірного трубопроводу і регулювального басейну.

Під час проектування вузол насосної станції розміщують так, щоб довжина тракту водоподачі була мінімальною, у місці водозабору і в основі споруди залягали міцні та стійкі гранти, а умови забору води були найсприятливіші.

Головна водозабірна споруда має забезпечувати витрату води згідно з графіком водоподачі і розрахунковими горизонтами води у вододжерелі.

Вибір типу водозабірної споруди диктується топографічними, геологічними та гідрогеологічними умовами, а також гідрографом вододжерела і витратою води насосної станції. Від водозабірної споруди до водоприймача всмоктувальних труб вода подається по водовідвідному каналу або закритому водоводу. Всмоктувальні трубопроводи роблять з труб зварної конструкції, короткими, з найменшою кількістю колін, переходів, з безперервним підйомом до насосу, щоб не утворювались повітряні мішки. Під час забору води із джерел, що мають рибогосподарське значення проектують рибозахисні споруди.

У приміщанні насосної станції розміщують таке обладнання:

Ø основне гідромеханічне – головні насоси, що подають воду згідно з графіком водоподачі; частина всмоктувальних і напірних трубопроводів з регулювальною, контрольно-вимірювальною та запобіжною арматурою (засувки, водоміри, зворотні клапани);

Ø допоміжне гідромеханічне – вакуумні і дренажні насоси, трубопроводи допоміжних насосів з арматурою;

Ø основне енергетичне – двигуни головних насосів, двигуни засувок трубопроводів головних насосів, спеціальне обладнання специфічне для даного типу двигунів;

Ø допоміжне енергетичне – електродвигуни допоміжних насосів, засувок тощо.

Розміри будівлі насосної станції у плані приймають із урахуванням компоновки гідромеханічного та енергетичного обладнання, зручності експлуатації, застосування уніфікованих будівельних деталей, конструкцій та індустріалізації будівельних робіт.

Висотна компоновка основного обладнання у приміщенні станції залежить від типу прийнятого обладнання та розміщення насосів відносно мінімального горизонту води у водозаборі (висота всмоктування).

Типи будівель насосних станцій та умови їх використання. У меліорації застосовують будівлі насосних станцій чотирьох типів: наземного, блочного, камерного та пересувного.

Будівлі наземного типу споруджують під час водозабору з поверхневих джерел, що мають стійкі береги та відносно невеликі коливання води. Підлога насосного приміщення може розміщуватись нижче мінімального рівня води у джерелі, а вода до насосів підводиться самопливними трубопроводами. Для пуску насосів, встановлених з позитивною висотою всмоктування, необхідно передбачати вакуумні насоси, що дають змогу перед пуском заливати корпус насоса водою.

Камерний тип будівлі застосовують під час водозабору з поверхневих джерел, у яких коливання рівня води перевищують допустиму висоту всмоктування основних насосів. Насосне приміщення будівлі такого типу розміщене нижче рівня землі пристанційного майданчика. У будівлі камерного типу основні насоси у більшості випадків встановлюють нижче мінімального рівня води у джерелі, що дає змогу їм завжди залишатись у залитому стані, тобто бути готовими до пуску.

Блочний тип будівлі застосовують під час водозабору з поверхневих джерел з будь якими коливаннями рівня води. Такі будівлі мають в основі масивну залізобетонну плиту, в якій розміщені вигнуті всмоктувальні труби основних насосів. Практично всі насоси у будівлях станції блочного типу встановлюють нижче мінімального рівня води у джерелі і, як правило, суміщають з водоприймальною спорудою.

Нестаціонарні насосні станції та установки пристосовані для швидкого переміщення з однієї робочої позиції на іншу. Їх застосовують на невеликих об’єктах за складних природних умов. Вони поділяються на:

¨ пливучі – під час водозабору з поверхневих джерел з нестійкими берегами, амплітудою коливання рівня води понад 5 м і подачею води до 200 м³/с при напорі до 1,25 МПа;

¨ поплавкові – з амплітудою коливання рівня води понад 4 м при подачі до 500 л/с за будь-якого напору;

¨ пересувні наземні – під час водозабору з поверхневих вододжерел для зрошення невеликих ділянок і для водовідливу з котлованів під час будівництва;

¨ фунікулерні – під час водозабору з поверхневих джерел з амплітудою коливання рівня води, що перевищує допустиму висоту всмоктування насоса, рекомендується застосовувати для подачі води до 500 л/с за будь-яких напорів.

Режим роботи насосної станції характеризується графіками водоподачі, висотою підйому води і потужністю насосної станції.

Розрахункова максимальна подача зрошувальної насосної станції визначається:

ü під час поверхневого поливу – максимальною ординатою укомплектованого графіка гідромодуля, помноженого на коефіцієнт форсування;

ü під час дощування – графіком водоподачі з урахуванням одночасно працюючих дощувальних машин, та їх характеристик;

ü при подачі води на рисові системи - максимальною ординатою укомплектованого графіка водоспоживання, помноженою на коефіцієнт запасу 1,1.

Під час проектування зрошувальних насосних станцій кількість основних агрегатів вибирають за максимальною і мінімальною водоподачею, можливий вибір також за форсованою та мінімальною подачею насосної станції.

У першому випадку: n = Q _макс./Q _мін. + 1

У другому випадку: n = Q _форс./Q _мін.

Досвідом проектування насосних станцій встановлено: оптимальна кількість насосів 4 – 5, мінімальна 2 – 3, максимальна – 8.

Розрахунковий напір насоса визначається як сума середньозваженої геодезичної висоти підйому і втрат напору у спорудах станції від вододжерела до водоприймача:

Н_р. = Н _г.ср. + h _д + h _м

Н _г.ср. – середньозважена геодезична висота підйому, м;

h _д і h _м – гідравлічні втрати по довжині всмоктувального і напірного трубопроводів і на місцеві опори.

Під час роботи насосної станції на закриту мережу напір визначається за формулою:

Н = Н _г + h _заг. + h _г

h _заг. – загальні втрати ;

h _заг. = h _д + h _м

h _д + h _м – сума втрат по довжині і місцевих втрат;

h _г – напір на гідранті

Знаючи розрахункову витрату і розрахунковий напір за каталогами підбирають тип і марку насоса та їх кількість.

Потужність насосно-силового обладнання встановлюється від розрахункової витрати насоса і напору за залежністю

γ Q_н. Н

N = ------------------ k,

102 Et₁ Et₂

γ – густина води, приймається 1000 кг/м³;

Et₁ – К.К.Д. насоса;

Et₂ – К.К.Д. передачі;

k – коефіцієнт запасу, дорівнює 1,1 – 1,2

Регулювальні резервуари і водосховища. Наявність регулювальних басейнів при машинному підйомі води дає змогу зменшити потужність водопідйомної установки або збільшити зрошувану площу, одержавши необхідну витрату води, якщо джерела або насосна станція невзмозі її забезпечити, гарантувати поливи при аваріях або ремонті водопідйомної установки.

Регулювальні резервуари необхідні і в тих випадках, коли водні ресурси джерела обмежені і можливий забір з них менше необхідної витрати. За допомогою регулювальних резервуарів досягають узгодженої водопідйомної установки з режимом зрошення.

Питання про доцільність влаштування резервуара у кожному конкретному випадку вирішують на основі техніко-економічного порівняння варіантів роботи насосної станції з резервуаром і без нього. Регулювальні басейни при самоплинному зрошенні встановлюють на високих відмітках, щоб дно їх командувало над зрошуваною площею, а за подачі води з них закритою мережею – у місцях, найдоцільніших за рельєфними та економічними умовами.

Глибину резервуарів приймають не менше 1,2 – 1,5 м для зменшення площі фільтрації та випаровування. Дамби резервуарів піднімають на 0,5 – 0,7 м вище дзеркала води.

Регулювальні резервуари і водосховища доцільніше влаштовувати у вигляді ставків у верхів’ях природних балок. У випадку відсутності їх встановлюють резервуари у вигляді копанки. Вийнятий грунт вкладають у дамби. Для зменшення втрат води влаштовують протифільтраційний захист.

Застосування регулярного зрошення на місцевому стоку.

Місцевий стік створюється за рахунок весняних талих та зливових вод, що стікають з водозбірних площ у потяжини, лощини, балки, яри і річки, а також в озера і замкнуті пониження.

У посушливих степах північної частини Казахстану, Поволжя, західної степової частини Сибіру місцевий стік є єдиним і найнадійнішим джерелом зрошення і обводнення. Об’єм місцевого стоку 50 % забезпеченості у межах цих районів, який можна застосовувати для зрошення і обводнення, становить 50 – 60 млрд м³.

Використання вод місцевого стоку дає змогу підвищити врожайність сільськогосподарських культур, зменшити паводкове затоплення територій та ерозію ґрунту на водозаборах, підвищити внутрішній вологообмін і ґрунтове живлення річок.

Найефективнішим і доцільнішим є комплексне використання місцевого стоку і підземних вод, коли одночасно вирішуються задачі водопостачання, обводнення і риборозведення.

Для цього складають басейнові схеми комплексного використання вод місцевого стоку. Під час складання схеми розраховують баланс водних ресурсів басейну на розрахунковий рік, тобто визначають всі приходні і витратні статті. Корисний об’єм води, який може бути використаний водоспоживачем, визначають для конкретних умов басейну водогосподарськими розрахунками згідно з нормами проектування. У результаті розрахунків визначають дефіцит води в окремих частинах басейну, на основі чого проектують заходи для регулювання місцевого стоку.

Ставки і водосховища, їх водогосподарські розрахунки. Ставком вважають водойми, що створюються греблею, об’єм якої не перевищує 2 млн м³. Водойми, що створюються греблями, але мають більшу ємність, називаються водосховищами і є більш складним комплексом споруд.

Для проектування ставків проводять необхідні польові розвідування. Топографічні роботи проводять для складання плану місцевості у горизонталях, поперечних і поздовжніх профілях, а також для побудови кривих об’ємів W і площ дзеркала F ставка залежно від рівня підпору h, F = f (h) і V= f (h).

Гідрологічні розвідування виконують для виявлення природного режиму водотоку, зміни рівня і витрат води, режиму наносів і зимового режиму, визначення водозбірної площі.

Геологічне та гідрогеологічне розвідування має завдання виявити геологічну будову місця побудови ставка, механічні властивості ґрунтів, режим ґрунтових вод і фільтраційні властивості ґрунтів.

Виробничо-будівельне розвідування дозволяє виявити розміщення кар’єрів будівельних матеріалів і можливість транспортування їх до місця будівництва.

Ставок розміщують на невеликій відстані від основного споживача. Під час використання води для зрошення необхідно, щоб положення створу греблі забезпечувало самопливну подачу води на зрошувану ділянку. Якщо самопливний забір води з ставка неможливий, то положення створу греблі вибирають таким чином, щоб була найменша довжина напірного трубопроводу, що подає воду від насосної станції до зрошуваної ділянки і найменша висота підйому води.

Рис. 87. Характеристика ставка

а – основні елементи; б – схема для визначення об’єму ставка; в – топографічна характеристика.

У процесі водогосподарських гідрологічних розрахунків викреслюють водотопографічну характеристику водойми, визначають потребу господарства у воді, характерні об’єми води у ставку і відмітки рівня, що їм відповідають, а також скидну витрату (рис. 87).

Середній об’єм весняного стоку визначається за залежністю

V _сер. = β h_сер. А _вод х 1000, м³

β – коефіцієнт зменшення стоку з водозабору за рахунок агротехнічних заходів;

h_сер. – середній шар весняного стоку, мм;

А _вод. – площа водозбору, км²;

Об’єм весняного стоку 75% забезпеченості

V₇₅ = К_р. V_сер. , млн. м³

Загальний об’єм води у ставку, що призначений для зрошення і водопостачання складається з робочого і мертвого об’єму:

V_заг. = V _роб. + V_м., м³

Робочий об’єм водосховища складається з корисного об’єму і втрат води на випаровування і фільтрацію

V _роб. = V_кор. + V _втр., м³

Корисний об’єм водосховища

V_кор. = V _зрош. + V _вод + V_{в. потр.}, м³

Об’єм води на зрошення

V_зрош. = J_{серед. br.} А_br., м³

Об’єм води на водопостачання

V водоп. = (m₁ N₁ + m₂ N₂ + ….. m_п N_п) 365, м³

Об’єм води на водогосподарські потреби

V_{в. потр}. = 0,05 (V _зрош. + V_вод.)

Втрати на фільтрацію і випаровування

V_втр. = 20%V_кор = 0,2 V_кор., м³

Мертвий об’єм – це придонна частина об’єму води у ставку, яка призначена для акумуляції наносів, створення підпору у випадку самопливної її подачі на поля, господарських і санітарно-технічних потреб. Мертвий об’єм визначають за формулою

V_м. = W _{зав.нан.} Т, м³

W _{зав.нан.}– об’єм завислих наносів;

Т – період експлуатації ставка у роках (40 – 50 років).

Визначивши мертвий об’єм за графіком V=f (h) визначають глибину води мертвого об’єму біля греблі і коректують з врахуванням санітарних вимог, згідно з якими глибина води біля греблі ставків на місцевому стоку має бути влітку 2 – 3 м, а біля берегів водойми по можливості не менше 1 м.

Визначивши об’єм ставка, порівнюють його з об’ємом весняного стоку заданої забезпеченості. Якщо V _заг. < V _весн. – виконують сезонне регулювання стоку. Якщо V _заг. > V _весн. – необхідно застосовувати багаторічне регулювання стоку. Ставки та водосховища, призначені для водопостачання при сезонному регулюванні, мають наповнюватись стоком 97% забезпеченості, а призначені для зрошення – 75 – 80% забезпеченості.

Водоскидні споруди. Як водоскид застосовують природний водообхід, штучний канал, бистротік, перепад, консольний скид, шлюз-регулятор, а також влаштовують напірні труби, сифонні та шахтні водоскиди.

Поріг водоскиду розміщують на відмітці НПР. Тому скид води із водосховища починається автоматично після того, як ставок наповниться до цього рівня. Ставки для зрошення, водопостачання і риборозведення за ємності понад 0,2 млн.м³ належать до IУ класу, а за меншій ємності – до У класу капітальності. При цьому розрахункова забезпеченість максимальних витрат приймається для IУ класу – 3 – 5%, для У класу – 5 – 10%.

За сприятливих топографічних умов будують ставки більшої ємності, що дозволяє затримувати стік 5 – 3% забезпеченості і обходитись без влаштування водоскидної споруди, яка дорого коштує.

Висоту греблі визначають як різницю відміток гребеня греблі і тальвегу балки у створі греблі. Відмітку гребеня греблі розміщують вище ФПР на 1 – 2 м (висота нагону вітрової хвилі + конструктивний запас).

Водовипуски. Для самопливного зрошення воду з ставка забирають через трубчасті водовипуски, які влаштовують у материковому ґрунті на рівні мертвого об’єму. За механічного водопідйому на березі ставка розміщують насосну станцію.

Лиманне зрошення.

Лиманне зрошення – це одноразова весняна вологозарядка ґрунту талими водами способом затоплення. Лиманне зрошення найбільш поширене у степах Калмикії, Поволжя і Казахстану. В зв’язку з відсутністю річок з постійним стоком і плоским степовим рельєфом лиманне зрошення в цих місцях є єдиним можливим меліоративним заходом, здатним забезпечити стійкі врожаї сільськогосподарських культур.

Лиманне зрошення застосовується на рівнинних ділянках з похилом до 0,001 – 0,002 при наявності достатнього стоку води.

Переваги лиманного зрошення: мала вартість капітальних вкладень, простота будівництва і експлуатації, мала кількість гідротехнічних споруд, зменшення водної ерозії ґрунту.

Недоліки: одноразове зволоження у період паводка, нерівномірність зволоження ґрунту, мінливість площі зрошення за роками, застосування тільки на ділянках з малим похилом.

Лиманне зрошення значно підвищує врожайність всіх сільськогосподарських культур і природних сінокосів (кукурудзи на силос – у два рази, люцерни на сіно – у 3,6 – 17,6 рази, природних трав – у 6,5 – 7,7 рази).

Класифікація лиманів. Лимани поділяють на природні і штучні, постійні і тимчасові, мілкого і глибокого затоплення, одноярусні і багатоярусні.

Природні лимани створюються під час затоплення паводковими водами блюдцеподібних понижень рельєфу.

Штучні постійні лимани – це система земляних водоутримувальних валів і гребель з водовипускними спорудами, які дають змогу затоплювати ділянки паводковими водами і в необхідних випадках звільнювати їх від води.

Тимчасові лимани влаштовують на водорозділах і верхніх елементах пологих схилів шляхом насипання невисоких земляних валів, які щорічно поновлюються.

У мілководних лиманах середня глибина наповнення становить 0,2 – 0,4 м, в глибоководних – 0,4 – 2 м.

Простий одноярусний лиман – це територія, огороджена одним рядом дамб.

Багатоярусні лимани – це ряд послідовних ділянок на схилі місцевості, відокремлених одна від одної огороджувальними валами. Яруси можуть бути розділені поздовжніми валами. Один або кілька ярусів лиману, розміщених між поздовжніми валам, називають секцією лиману.

Постійні канали, які живлять лимани водою, називають каналами лиманного зрошення. Сукупність каналів, валів та інших гідротехнічних споруд, призначених для лиманного зрошення певної площі, називають системою лиманного зрошення. Залежно від джерела зрошення штучних лиманів їх поділяють на три типи, які, в свою чергу, поділяються на такі види:

• лимани безпосереднього наповнення, що затоплюються талими водами, які стікають з розміщених вище водозборів.

Рис. 88. Схеми лиманів безпосереднього наповнення:

а – двоярусні на пологих схилах із поздовжнім розміщенням валів; б – одноярусні з поперечним розміщенням валів; в – одноярусні з комбінованим розміщенням валів; г – ярусні лимани у замкнутих пониженнях.

1,2,3 – яруси лиману; 4 – водовипуск; 5 – огороджувальний вал; 6 – водообходи.

Вони бувають двох видів:

- лимани з поздовжнім, поперечним, а також комбінованим розміщенням головних валів відносно тальвегу балки;

- лимани, розміщені у природних замкнутих пологих пониженнях, котловинах.

До недоліків лиману безпосереднього наповнення належить значна залежність їх площі від величини стоку.

• Заплавні лимани, що затоплюються водами степових річок у період повені. Вода у лимани надходить через водовипуски і через них скидається назад у річку після проходження повені.

Рис. 89. Схеми заплавних лиманів:

а – одноярусний з греблею і огороджувальними валами; б – триярусний; в – чотириярусний на заплаві, що рідко затоплюється;

1 – гребля; 2 – огороджувальний вал; 3 – межа затоплення; 4 – водообхід; 5 – водовипуск;

6 – секції лиману; 7 – водозабірна споруда; 8 – паводковий канал; 9 – водовипуск з каналу в секцію лиману.

• Лимани, що живляться скидними паводковими водами водосховищ. До цього типу належать також лимани, які заповнюються водою з каналів зрошувальних та зрошувально-обводнювальних систем

Рис.90. Схема ярусного лиману з живленням скидними водами із водосховища

Рис. 91. Схеми ярусних лиманів

б – з живленням із каналів; в – зрошувальна система з лиманними чеками;

1 – земляна гребля; 2 – скидний тракт; 3 – спряжувальна споруда; 4 – канал лиманного зрошення; 5 – система дрібноярусних лиманів; 6 – насосна станція; 7 - система регулярного зрошення; 8 - межа затоплення.

Поєднування регулярного зрошення з лиманним дає змогу ефективніше використовувати поверхневий стік і споруди системи.

Проектування систем лиманного зрошення зводиться до встановлення розмірів валів, площі лиманного зрошення і розрахункових скидних витрат, за якими потім проектують скидні споруди.

Основною вимогою, яка має виконуватись під час лиманного зрошення, є розрахункове зволоження ґрунту, що відповідає нормі лиманного зрошення. Нормою лиманного зрошення називається кількість води, яку необхідно акумулювати у ґрунті для одержання запланованого врожаю. Норму лиманного зрошення визначають за формулою:

М_л.зрош.. = k_в У - 10 (μ₁ Σ р₁ + μ₂ Σ р₂ + μ₃ р₃) - W_гр.

k_в – коефіцієнт водоспоживання для умов лиманного зрошення, м³/т;

У – планова врожайність культур під час лиманного зрошення, т/га;

μ₁, μ₂, μ₃ – коефіцієнти використання опадів, відповідно у вегетаційний, теплий невегетаційний та холодний невегетаційний періоди;

Σ р₁, Σ р₂, Σ р₃ – сума опадів відповідно за кожний період;

W_гр. – об’єм води, який використовується рослинами з ґрунтових вод. Норму лиманного зрошення розраховують для середньосухого року 75% забезпеченості.

При похилах території менше 0,001 влаштовують лимани мілкого затоплення з середньою глибиною затоплення до 0,3 – 0,4 м

Лимани глибокого затоплення створюються за похилів 0,003 – 0,001, коли будівництво лиманів мілкого шару затоплення недоцільно через малі розміри площі кожного ярусу. Середня глибина визначається за формулою

М_л.зрош.

h_ср.. = ----------- - k_ср. Т,

10000

k_ср. – середній коефіцієнт всмоктування у грунт на лимані, м/добу;

Т – тривалість всмоктування, що дорівнює тривалості паводка, діб.

Для рівномірного зволоження лиману максимальну глибину його приймають

h_max. = (2…2,5) h_ср., а мінімальну - h_min. = 5…10 см (для першого ярусу h_min. = 0)

Будівельна висота земельного валу визначається за формулою

h_буд. = 1,1 (h_max. + ∆h),

1,1 – запас на усадку валу;

∆h – перевищення гребеня над НПР, що дорівнює 0,3 – 0,5 м.

На мілководних лиманах насипають водозатримувальні вали трапецієподібного перерізу з шириною по верху 0,75 – 1,1 м і закладанням укосів 1:1.

У глибоководних лиманах вали насипають з шириною гребеня, що орієнтовно дорівнює висоті валу, з закладанням мокрого укосу 1:2 і сухого 1:1,5. Вали перехідного профілю насипають висотою до 0,65 м з закладанням обох укосів 1:4. Ширина ярусів лиману визначається за величиною похилу місцевості і глибиною затоплення.

h_max. - h_min.

В = -----------------,

L_not.

L_not. – похил поверхні землі.

Довжина секції лиману призначається залежно від умов рельєфу та ефективного застосування механізмів від 400 до 1500 м. Між секціями залишається відстань 50 – 100 м на водообходи.

Споруди на лиманах. До споруд на системі лиманного зрошення належать: греблі у руслах річок, на балках і ярах; водоскиди при греблях; огороджувальні, водоскидні, розподільні та напрямні вали (дамби); водообходи; водовипуски; водозбірно-скидні канали з водоприймальниками та регулювальними спорудами для відведення води з понижених ділянок; переїзди через огороджувальні вали.

Греблі будують лише у глибоких поперечних лиманах, переважно висотою до 4 – 6 м. Перевищення гребеня греблі над рівнем води у лимані приймають 0,5 – 0,75 м. Поширені м’які наливні (або мембранні) греблі висотою до 3 м.

Водообходи – це земляні водозливи з широким порогом, які влаштовуються біля оголовків огороджувальних валів і призначені для запобігання переповнення лиманів водою або автоматичного перепуску води з верхніх ярусів у нижні.

Водовипуски будують у тілі земляних валів для подачі води в секції лиманів, наповнення і спорожнення їх у розрахункові строки.

Скидні споруди для спорожнення лиманів розміщують у найнижчих місцях.

Зрошення підземними водами.

Зрошення підземними водами широко застосовується в окремих країнах. У США підземними водами зрошується 40%, а в Індії – 30 % зрошуваних земель. На території СНГ підземними водами поливають близько 10% зрошуваної площі, в основному на півдні України, у Вірменії, Азербайджані, Туркменії.

Водоносні горизонти, що мають достатньо води для зрошення, розміщені, в основному у межах алювіальних, передгірських і міжгірських упадин, у рівнинних упадинах. За класифікацією А.М.Овчинникова підземні води поділяються на верховодку, ґрунтові та артезіанські.

Верховодка – тимчасовий водоносний горизонт, що створюється на лінзах і прошарках слабкопроникних порід під час просочування атмосферних опадів, поверхневих і поливних вод.

Ґрунтові води залягають на першому від поверхні землі водопроникному або слабопроникному водоупорі.

Артезіанські води залягають у водопроникних ґрунтах, розміщених між водопроникними шарами, і перебувають під напором.

Для зрошення в основному застосовуються ґрунтові та артезіанські води. Якість підземних вод оцінюється :

• фізичними властивостями (температура, прозорість, смак, запах, колір, електропровідність, радіоактивність);

• хімічним складом (мінералізація, вміст іонів НСО₃, Сl, SO_{4 ,} Са, Мq, Na, реакція води рН, жорсткість, агресивність, наявність заліза, газів, мікрокомпонентів);

• наявністю органічних речовин та бактеріологічним складом.

Для зрошення придатна вода з температурою не нижче 14 ºС. За мінералізацією підземні води поділяються на прісні ( до 1 г/л), слабомінералізовані 1 – 3 г/л), солонуваті (3 – 10 г/л), сильно солоні (25–50 г/л) і розсоли (понад 50 г/л).

За своїм хімічним складом вода має бути доступною для рослин і не викликати засолення та осолонцювання ґрунту. Хімічний склад визначають аналізами.

Придатність води для зрошення оцінюють за загальною мінералізацією, вмістом натрію і співвідношенням його з кальцієм та магнієм. Для зрошення придатна вода з мінералізацією 1 – 1,5 г/л. Небезпека осолонцювання ґрунту під час поливу підземними водами виникає тоді, коли еквівалентне відношення

[ Са + Мq ] : [ Na ]< 0,23 С,

С – мінералізація води, г/л.

Під час використання для зрошення солонуватих і солоних вод їх слід розчиняти прісними і поливати лише добре дреновані ґрунти з застосуванням промивного режиму зрошення.

Переваги використання підземних вод для зрошення – одержання води на місці без будівництва водозабірних та провідних споруд, які дорого коштують. Але не завжди їх можна використати для поливів через малий дебіт і високу мінералізацію. Для зрошення придатні підземні води з дебітом свердловин не менше 15 л/с.

Типи водозабору для зрошення залежать від характеру підземних вод. Якщо вони виходять на поверхню, влаштовують каптажні пристрої. Їх використовують у більшості випадків для зрошення нижче розміщених схилів. У передгірських районах ґрунтові води можна вивести на поверхню за допомогою горизонтальних підземних галерей. Під час залягання підземних вод на глибині до 40 м влаштовують шахтні, а за більшої глибини – трубчасті колодязі.

Рис. 91. Схема шахтного і трубчастого колодязів:

1 – шахта; 2 – кріплення шахти; 3 – водоносний шар; 4 – водоприймальна частина;

5 – водоприймальні отвори; 6 – донний фільтр; 7 – оголовок;

8 – гирло колодязя; 9 – експлуатаційна колона; 10 – фільтр;

11 – відстійник; 12 – надфільтрова труба з сальником.

Для одержання більших витрат доцільно споруджувати вертикальні колодязі з горизонтальними фільтрами, променеві і групові водозабори, дебіт яких у кілька разів вище дебіту окремих свердловин.

Воду із свердловини та колодязів подають на поверхню за допомогою електроглибинних насосів, тому витрати енергії значні, що є основним недоліком зрошення підземними водами.

Особливості зрошувальних систем. Зрошення підземними водами має такі особливості: незначний дебіт свердловин, відсутність у воді наносів, температура води нижче 12 ºС, розміщення вододжерела поряд із зрошуваною ділянкою, площа якої становить у межах 15 – 100 га..

Рис.92. Схема зрошувальної системи під час використання підземних вод:

1-трубопровід для подачі води із свердловини в регулювальний басейн; 2-напірний трубопровід для подачі води до дощувальних машин; 3-гідранти; 4- розподільні колодязі; 5 - водовипуски в тимчасові зрошувачі; 6- насосна станція; 7-регулювальний басейн; 8-свердловини.

Під час зрошення підземними водами найдоцільніше створювати великі зрошувані ділянки площею 400 – 600 га. Зрошувати такі ділянки можна лише шляхом створення групових водозаборів. Для цього під час проектування водозаборів визначають оптимальну кількість свердловин та раціональне їх розміщення. Кількість свердловин, необхідну для забезпечення зрошення, визначають за формулою

m A_nt.

п = ------------,

q t_с. T E_t.

m – поливна норма. м³/га;

A_nt. – площа зрошення, га;

q – дебіт однієї свердловини, л/с;

t_с – тривалість роботи свердловини упродовж доби (звичайно 20 – 22 год.);

Т – поливний період для розрахункової культури сівозміни, діб;

E_t. – К.К.Д. зрошувальної системи.

Для повнішого використання підземних вод і збільшення площі зрошення необхідно встановлювати регулювальні резервуари, які дають можливість не тільки збільшувати площі, а й аерувати та підігрівати підземні води перед поливом. Насосну станцію і регулювальний басейн бажано розміщати в центрі зрошуваного масиву.

Найефективнішою зрошувальною мережею під час використання підземних вод для зрошення, особливо у районах напівпустель, є закрита, що дає змогу застосовувати різні дощувальні установки і машини, включаючи широкозахватні. Для охорони від виснаження, для поповнення запасів підземних вод застосовують самопливну або напірну інфільтрацію.

Самопливна інфільтрація здійснюється затопленням обвалованої площі, влаштуванням спеціальних басейнів з водопроникним дном і густою мережею мілких каналів тощо.

Суть напірної інфільтрації полягає у накачуванні води у водоносний горизонт через свердловини, заглиблені в нього.

Досвід зрошення підземними водами на півдні України і Молдови свідчить про те, що витрати на будівництво зрошувальних систем, включаючи буріння свердловин, влаштування закритої зрошувальної мережі і регулювального басейну окуповуються за два – три роки експлуатації. Не слід забувати, що прісні підземні води необхідно застосовувати для побутових цілей, а не для зрошення.

Зрошення стічними водами.

Україна займає перше місце серед країн СНГ щодо застосування стічних вод у сільському господарстві. Зрошення стічними водами дає змогу вирішити важливі господарські завдання: збагатити грунт водою і живильними речовинами; скоротити витрати добрив; очищати стічні води для запобігання забрудненням зовнішнього середовища; одержувати високі врожаї сільськогосподарських культур.

Стічними водами називаються стоки населених пунктів, промислових підприємств і тваринницьких комплексів, що видаляються гідравлічним способом через каналізацію. Зрошення стічними водами поширене у багатьох країнах. Найбільша кількість їх застосування в Австралії (понад 40%), Англії (33%), ФРН (30%). В Україні зрошення стічними водами застосовується навколо таких великих міст, як Київ, Одеса.

За своїм походженням стічні води поділяються на господарсько-побутові, промислові, змішані, тваринницькі та зливові.

Хімічний, механічний і бактеріологічний склад стічних вод залежить від характеру промислового виробництва, норм водоспоживання, атмосферних опадів та інших факторів. Найпридатніші для зрошення господарсько-побутові, змішані, тваринницькі та зливові стоки. Якісний склад стічних вод має відповідати агромеліоративним, санітарно-гігієнічним і ветеринарним вимогам. Кількість і розміри зважених наносів та механічних включень приймають із урахуванням технічних вимог на наноси, трубопроводи і поливну техніку. За регулярного зрошення вміст у стічних водах макроелементів має відповідати даним табл. 51.

Таблиця 51

Склад стічних вод за змістом мікроелементів

Елемент	Допустимий вміст мг екв/л.	Використання
РН Na+K Са + Мq √----------- 2 Na+K+Ca+Mq Mq:Ca N, мг/л P, мг/л К, мг/л	6-8,5 6 10 12 20 45 75 150 1:1 50-120 10-30 50-150	на всіх видах ґрунтів; на всіх видах ґрунтів; на середніх і легких ґрунтах; на легких ґрунтах; на всіх видах ґрунтів; на середніх і легких ґрунтах при проведенні одного промивного поливу на рік; на середніх і легких ґрунтах, всі поливи або кожний другий повинні бути промивними; на легких добре дренованих ґрунтах, всі поливи повинні бути промивними; на всіх видах ґрунтів; на всіх видах ґрунтів; зрошення ведуть з врахуванням водоспоживання культур; нестачу мікроелементів поновлюють мінеральними добривами.

У стічних водах можуть вміщуватись токсичні для рослин речовини, які видаляються на очисних станціях. Кожний вид стічних вод очищають за певною технологією. Стічні води піддають комплексному очищенню, тобто механічному та біологічному.

Під час механічного очищення води пропускають через решітки, жироловки та первинні відстійники. Затримані решітками великі відходи подрібнюють дробарками і спускають у потік води, очищений від великих частинок. Великі мінеральні частинки, головним чином пісок, транспортуються на піскові майданчики для знешкодження. Протікаючи через первинні відстійники, стічна вода вивільняється від завислих наносів.

Механічно освітлені стічні води піддають біологічному очищенню. Біологічне очищення проводиться у природних або штучних умовах. У природних умовах стічні води очищаються в біологічних ставках, на полях фільтрації і полях зрошення.

Стічні води застосовуються для зрошення на спеціалізованих меліоративних системах, основним елементом яких є землеробські поля зрошення (ЗПЗ).

ЗПЗ – спеціально виділені ділянки, обладнані спорудами для зрошення сільськогосподарських культур стічними водами. ЗПЗ можуть бути трьох видів: з цілорічним прийомом стічних вод і цілорічним зрошенням; з цілорічним прийомом стічних вод у регульовані ємності і зрошенням сільськогосподарських культур лише у вегетаційний період; з прийомом стічних вод і зрошенням тільки у вегетаційний період.

Мінімальна площа ЗПЗ має бути не менше 10 га. Зрошувальна система відрізняється від звичайної наявністю споруд для підготовки, накопичення і регулювання витрати стічних вод, можливістю мережі працювати у холодний період року. Система споруд на ЗПЗ складається з таких основних частин: відстійників або очисних споруд, насосної станції, трубопроводів, ставків-накопичувачів, ставків біологічного очищення, зрошувальної і скидної мереж, доріг, лісонасаджень, будинків.

Зрошувальна мережа може мати вигляд відкритих каналів або закритих трубопроводів.

Зрошувальні норми становлять: для зернових культур – 1 – 2 тис. м ³/га, для трав – 2 – 4 м ³ /га. Поливні норми становлять 400…700 м ³/ га. Кількість поливів визначають залежно від метеорологічних умов, виду сільськогосподарської культури та водно-фізичних властивостей.

Полив може здійснюватись поверхневим способом, дощуванням і внутрішньогосподарським зрошенням. Під час дощування полив здійснюється з використанням дощувальних машин ДДН-70, ДДН-100, «Волжанка», «Ока».

На полях з похилом 0,001…0,02 культури суцільного посіву поливають поверхневим способом: напуском по смугах і затопленням по чеках. В осінній період із заступанням заморозків полив на ЗПЗ можна провадити по борознах - щілинах. Під час дощування на якість поливу впливає швидкість вітру. За швидкості вітру 3 м/с і більше якість поливу зменшується, по завітреній стороні далеко розносяться дрібні краплини стоків і запах гною, великі краплі дощу ущільнюють грунт

У санітарному відношенні кращим способом зрошення стічними водами є внутрішньогрунтовий. Заглиблення дрен і кротовин на 50…60 см запобігає контакту сільськогосподарських культур і людей із стічною водою.

Розрахунок елементів поливу стічними водами виконується аналогічно розрахунку техніки поливу звичайними зрошувальними водами.

Рис. 92. Зрошення стічними водами

За санітарно-гігієнічними умовами на зрошувальних системах, де використовуються стічні води, дозволяється поливати такі культури: технічні, кормові, зернові і силосні; однорічні та багаторічні трави, овочеві, що вживаються після термічної обробки (буряки, кабачки, баклажани); картопля; плодово-ягідні та декоративні насадження.

Площу зрошення стічними водами з урахуванням їх якісного складу можна визначити за формулою

А_nt. = 10WSak/n,

А_nt. – можлива площа зрошення, га;

W – річний об’єм стоків, м³;

S – вміст азоту у поливній воді ,%;

а – кількість культур у сівозміні;

n – винос азоту кожною культурою сівозміни, кг/га;

k – коефіцієнт використання азоту рослинами.

Не допускається проектування зрошувальних систем з використанням стічних вод:

Ø на території 1 і 11 поясів зони санітарної охорони вододжерел централізованого господарсько-питного водопостачання та джерел мінеральних вод;

Ø на території, розташованої в межах області живлення підземних водозаборів;

Ø на території з виходом на поверхню карстових порід, а також піщаних і гравійних відкладень;

Ø в межах санітарної зони охорони курортів.

Між землями, зрошуваними стічними водами і населеними пунктами, дорогами передбачають санітарно-захисну зону.

Таблиця 52

Санітарно-захисна зона при використанні стічних вод, м

Способи і техніка поливу	Стічні води		Тваринницькі стоки
	від населеного пункту	від дороги	від житлової забудови	від доріг	від виробничих тваринницьких забудов
Далекоструминні дощувальні машини Середньоструминні дощувальні машини Короткоструминні дощувальні машини Полив по смугах і чеках Полив по борознах Внутрішньогрунтове зрошення	750 500 300 200 200 100	100 100 100 100 100 100	200 200 100 100 60 -	200 200 100 50 25 -	200 200 100 60 60 -

Для використання тваринницьких стоків на зрошення необхідна їх попередня підготовка, яка має забезпечити їх дегельмінтизацію і карантин. Вологість стоків комплексів великої рогатої худоби має бути не менше 95%, від свинарських комплексів – не менше 98%, розмір твердих фракцій – не більше 10 мм. Під час поливу дощувальними машинами з гідравлічним приводом вологість стоків має бути не менше 99%, а розмір твердих фракцій – не більше 2,5 мм. При оцінці придатності тваринницьких стоків враховують такі дані: рН, лужність, вміст іонів, сухого залишку, зважених наносів, сульфатів і хлоридів, а також повну хімічну і біохімічну необхідність у кисні.

Таблиця 53

Допустима концентрація загального азоту в поливній воді, мг/л

Культура	Зона
	нестійкого зволоження і перезволожена	недостатнього зволоження
Багаторічні злакові трави другого і наступних років життя Багаторічні злакові трави через 60 днів після сходів: люцерна, конюшина, однорічні трави без бобових Кукурудза, зернові Буряк, соняшник	1500 1000 800 500	750 500 400 250

Для утилізації тваринницьких стоків необхідно мати дані про добову масу екскрементів від однієї тварини і потужності тваринницького комплексу. Максимально допустимі показники стоків для різних ґрунтів наведено в табл. 54.

Таблиця 54

Характеристика тваринницьких стоків, які використовуються для зрошення

Показники	Грунти
	дерново-підзолисті	торфяно-глеєві	сірі лісні	чорноземи	каштанові	сіроземи	засолені
Сухий залишок, г/л РН Na^+,мг/л Са^2+, мг/л К^+, мг/л Хлориди, мг/л Сульфати, мг/л Лужність, мг-екв/л	4,5 6,0-8,5 500 750 150 500 550 250	3,5 5,0-7,5 400 600 150 400 450 200	3,5 5,5-8,5 450 650 125 400 500 200	2,5 6,5-7,5 300 500 100 350 400 150	2,0 6,0-7,5 200 450 75 300 350 150	1,5 5,0-7,0 250 350 75 250 200 150	0,6 5,0-7,0 50 200 100 150 150 150

Для зрошення тваринницькими стоками дощуванням наведено технічну характеристику спеціальних дощувальних машин ДКН-80, ДФС-120, "Фрегат" -ДМУ-Асс" і далекоструминних дощувальних апаратів на стаціонарних системах.

Таблиця 55

Технічна характеристика дощувальних машин для зрошення стоками тваринницьких комплексів

Показники	ДМУ-Асс		ДФС-120		ДКН-80
	392-50	412-55	ДФС-120	ДФС-120-03	ДКН-80	ДКН-80-01	ДКН-80-02
Кількість опорних візків Витрати води, л/с Тиск, МПа Середня інтенсивність дощу, мм/хв. Шар дощу за прохід машини, мм Відстань між зрошувачами, м Ширина захвату дощем, м Продуктивність за год., при нормі поливу 600м^3/га Зрошувана площа, га	14 50 0,55 0,33 14,5 800 422 - 51,2	15 55 0,57 0,33 15,2 860 447 - 54,6	17 120 0,45 0,3 - 920 460 0,71 120	14 93 0,45 0,3 - 760 379 0,59 95	22 91 0,55 0.34 - 600 600 0,54 85	18 76 0,34 0,34 - 500 500 0,45 75	14 60 0,34 0,34 - 400 400 0,35 60

Презентація «Зрошення з механічним підйомом»

Презентація «Джерела води для зрошення»

Презентація «Лиманне зрошення»

2.7. Заходи щодо попередження і боротьби із засоленням і заболоченням зрошувальних систем

Засолення і заболочення зрошуваних земель, причини їх виникнення

Засоленими називаються землі, що мають надлишкову кількість легкорозчинних солей, які пригнічують сільськогосподарські культури і призводять до зниження врожаю і його якості.

Пригнічення сільськогосподарських культур розпочинається за вмісту в профілі ґрунтів солей понад 0,25% маси ґрунту. Найбільш шкідливими водорозчинними солями є: Na₂СО₃, Na ₂SO₄, NaCl, MqSO₄, CaCl₂. Значна кількість солей утворюється під час вивітрювання порід. Щорічний притік легкорозчинних солей в океан з суші складає 2735 млн. т., біля 1 млрд. т. солей кожного року поступає в безстічні області материків. Багато легкорозчинних солей утворюється під час виверження вулканів. Найістотнішим джерелом солей у ґрунті є осадочні породи.

Підземні води, розчиняючи солі осадочних порід, збагачуються ними. За відповідних гідрогеологічних умов мінералізовані води по капілярах піднімаються у поверхневі шари ґрунту. Випаровуючись, ці води залишають у них солі. Утворення солей у ґрунті за рахунок осадочних порід називається первинним засоленням, а засолення за рахунок мінералізованих ґрунтових вод, що піднімаються по капілярах – вторинним. Вторинне засолення і заболочення часто відбувається внаслідок неправильного зрошення. Цьому сприяють надмірні поливні норми, низький К.К.Д. зрошувальних каналів, відсутність або незадовільна робота колекторно-дренажної мережі, що викликає підвищення рівня мінералізованих ґрунтових вод.

За генезисом засолення поділяють на реліктове (залишки минулих епох) і сучасне. Встановлення генезису необхідне для оцінки можливої реставрації засолення під час промивання ґрунтів, прогнозування рівня ґрунтових вод і загальної оцінки меліоративного стану всієї території. Глибина рівня ґрунтових вод, під час якої починається засолення ґрунту, називається критичною глибиною. Критична глибина коливається від 1,5 м для ґрунтів легкого механічного складу до 3,5 для ґрунтів важкого механічного складу.

Засолені ґрунти поділяються на слабо -, середньо -, сильно- засолені, а також на солончаки, солонці і солоді. Слабозасолені ґрунти містять 0,25 – 0,4% легкорозчинних солей, середньозасолені – 0,4 – 0,7%, сильнозасолені – 0,7 – 1%. Солончаки – це ґрунти, в метровому профілі яких міститься значна кількість легкорозчинних солей. Вміст солей у них перевищує 2% від маси сухого ґрунту, досягаючи іноді 10% і більше. Класифікацію солончаків і солончакуватих ґрунтів за типом і ступенем засолення наведено в табл. 59,60.

Таблиця 59

Типи засолених ґрунтів

Тип засолення	Хлор, частка від загального вмісту солей
Хлоридний Сульфатно-хлоридний Хлоридно-сульфатний Сульфатний	понад 0,40 0,25 – 0,40 0,12 – 0,25 менше 0,12

Таблиця 60

Класифікація ґрунтів за ступенем засолення залежно від типу засолення

(В.А.Ковда, В.В.Єгоров)

Ступінь засолення	Вміст легкорозчинних солей, % сухої маси ґрунту у метровому шарі, в типах засолення
	содовому	хлоридному	хлоридно-сульфатному	сульфатному
Незасолені Слабозасолені Середньозасолені Сильнозасолені Солончаки	0,10 0,10…0,20 0,20…0,30 0,30…0,50 0,50	0,15 0,15…0,30 0,30…0,50 0,50…0,80 080	0,20 0,25…0,40 0,40…0,70 0,70…1,20 1,20	0,30 0,30…0,60 0,60…1,00 1,00…2,00 2,00

Солончаки містять багато (до 25%) солей на поверхні, що пов’язано з особливостями їх утворення. Утворюються вони головним чином при випітному типі водного режиму, коли випаровування перевищує кількість опадів. Склад солей різний і залежить від умов утворення. Частіше зустрічаються солончаки хлоридно-сульфатні, які містять на поверхні Na ₂SO₄, NaCl. У солончаках з засоленням NaCl поверхня ґрунту покривається кіркою. Культурні рослини на солончаках не ростуть. Найшкідливіше для рослин содове засолення ґрунту, коли на поверхні солончаку велика кількість соди (Na₂СО₃₎. Солончаки і солончакуваті ґрунти піддаються розсоленню за допомогою промивання.

Солонці – це ґрунти у поглинальному комплексі яких є обмінний натрій. Ці ґрунти мають несприятливі фізико-хімічні властивості. Вони відрізняються високою щільністю, тріщинуватістю у сухому стані, а під час зволоження сильно набухають, водопроникність їх зменшується, а лужність збільшується, грунт стає в’язким і липким. Залежно від вмісту натрію у ґрунтовому поглинальному комплексі розрізняють такі види солонців і солонцюватих ґрунтів:

· слабосолонцюваті – з умістом натрію менше 10% ємності поглинання;

· середньосолонцюваті – 10 – 20%;

· сильносолонцюваті – 20 – 30%;

· солонці - понад 30% ємності поглинання.

За складом солей розрізняють:

· содові;

· хлоридно-сульфатні.

Залежно від умов утворення:

· лугові;

· лугово-степові;

· степові.

За потужністю надсолонцюватого горизонту солонці поділяються на:

· коркові ( менше 5 см);

· мілкі (5-10 см);

· середні (10-18 см);

· глибокі (понад 18 см.)

Найефективніший прийом окультурення солонців – внесення гіпсу ( на 1 га вносять від 3 до 25 т).

Після гіпсування проводять глибоку оранку для перемішування гіпсу, надсолонцюватого і солонцюватого горизонтів. Внесений кальцій витісняє із ґрунтового поглинального комплексу обмінний натрій. Сульфат натрію легко видаляється із ґрунту водою атмосферних опадів, або під час зрошення.

Солоді відносяться до групи напівгідроморфних ґрунтів. Характерною ознакою солодей і осолоділих ґрунтів є наявність у верхніх горизонтах аморфної кремнекислоти. Процес осолодіння і утворення вільної кремнієвої кислоти проходить в умовах підвищеного зволоження і промивання ґрунтів. Розрізняють лугово-болотні, лугово-степові і дерново-глеєві солоді.

Чутливість до солей різних рослин неоднакова. Найменш солестійкими сільськогосподарськими культурами є: овес, горох, кукурудза, картопля, огірки, люцерна. Ці культури різко знижують урожайність під час засолення ґрунтів у межах 0,2 – 0,3%. Більш солестійкі: ячмінь, озиме жито, яра пшениця, соняшник, помідори, бавовник. Вони витримують засолення до 0,4 – 0,6%. Такі культури, як м’яка пшениця, цукровий буряк, донник, витримують засолення до 1%.

Таблиця 61

Солестійкість культурних рослин залежно від загальної концентрації солей у ґрунті

Культури	Солестійкі (5-10 г/л)	Середньосолестійкі (2,5-5 г/л)	Несолестійкі (2,5 г/л)
Польові Кормові Овочеві Плодові дерева і кущі	Ячмінь, кормовий і цукровий буряк Пирій, м'ятлик Капуста кормова, ріпка, шпинат, спаржа -	Пшениця, жито, кукурудза, рис, льон, соняшник Донник, суданка, райграс, люцерна Капуста, картопля, морква, цибуля, огірки, томати, гарбузи Виноград	Горох, квасоля Конюшина лугова і гібридна Редис, сельдерей Абрикос, груша, слива, персик, яблуня.

Методи меліорації засолених ґрунтів

Для поліпшення засолених земель застосовують різні методи меліорації, основні з них: будівельні, фізичні, біологічні, хімічні, експлуатаційні, гідротехнічні.

Ø Будівельні – боротьба з втратами води на фільтрацію; автоматизація водорозподілу; застосування техніки для поливу, що виключає живлення ґрунтових вод; недопускання затоплення зрошуваних земель паводковими водами.

Ø Фізичні – глибока оранка на глибину 60 – 90 см, розпушення для сприяння поліпшення водопроникності ґрунту і піскування на ґрунтах важкого механічного складу для збільшення водопроникності поверхневого шару засолених ґрунтів.

Ø Біологічні – вирощування сільськогосподарських культур як меліорантів під час освоєння засолених ґрунтів. Культура-меліорант повинна мати здатність мобілізувати живильні речовини і втягувати мінеральні елементи в біологічний кругообіг. Цим умовам найбільше відповідає люцерна і буркун.

Ø Хімічні – нейтралізація вільної соди і заміна поглинутого натрію іонами кальцію у солонцевих ґрунтах. Як хімічні меліоранти застосовують гіпс ( СаSO₄), вапно (СаСО₃) і кислотні сірковмісні речовини - сірчану кислоту (Н₂SO₄), сірку (S), сульфат заліза (FeSO₄). Ці речовини вступають у реакцію з ґрунтовими карбонатами і утворюють гіпс, що є джерелом розчинного кальцію.

Ø Експлуатаційні заходи – суворе виконання плану водовикористання системи під час цілодобового поливу; додержання режимів зрошення сільськогосподарських культур; підвищення К.К.Д. зрошувальної системи.

Ø Гідротехнічні – найефективніші і включають промивання засолених ґрунтів на фоні дренажної мережі, влаштування дамб, нагірних і ловильних каналів.

Водний баланс зрошуваної території

Для виявлення направленості грунтово-меліоративних процесів (засолення, розсолення, заболочення) і визначення кількості води, яку необхідно відвести із зрошуваної площі за допомогою дренажу, застосовують метод водного балансу, розроблений О.М. Костяковим. Водний баланс показує сумарну зміну запасів води на площі за певний проміжок часу. Водний баланс описується рівнянням, до якого входять прихідні і витратні елементи

±∆W = M_br + P + G + V - E_o - O_т - V_с,

±∆W – сумарна зміна запасів води у межах розглянутої території за розрахунковий період;

M_br. – зрошувальна норма брутто;

Р – атмосферні опади;

G – приплив ґрунтових вод;

V – приплив поверхневих вод з сусідніх територій;

E_o. – випаровування вологим ґрунтом, водною поверхнею і транспірація рослин;

O_т. – стік ґрунтових вод;

V_с. – стік поверхневих вод за межі зрошуваної території.

Якщо ∆W негативне, то запаси води у ґрунті розрахункового шару зменшуються і рівень ґрунтових вод знижується. Водний баланс формується за типом розсолення. Позитивне значення ∆W додається до початкового запасу вологи (на початок розрахункового періоду). Якщо ∆W + W більше граничної польової вологоємкості ґрунтів W_ппв. на величину ∆G, то ця різниця ∆G піде на поповнення ґрунтових вод і підвищення їх рівня на величину ∆

∆G

∆Н = --------------, ∆G = ∆W+W-W_ппв, м³ /га,

10000δ

δ – дефіцит заповнення ґрунту водою до повної вологоємкості, що дорівнює 0,08 – 0,4 об’єму ґрунту.

Визначення елементів водного балансу та їх зміни за роками і окремими характерними періодами упродовж року (вегетаційний, осінньо-зимовий, промивний) дозволяє встановити основні причини підйому рівня ґрунтових вод і визначити напрямок меліоративних заходів щодо поліпшення гідрогеологічного режиму зрошуваної території.

Промивка засолених земель.

Промивка засолених земель проводиться для зниження вмісту в ґрунтовому шарі легкорозчинних солей до допустимої межі. Промивка ґрунтів – це корінне покращення засолених і солонцюватих ґрунтів. Ефективність промивання залежить від водно-фізичних властивостей ґрунту, ступеня його засолення і глибини залягання ґрунтових вод. Здійснюють промивання шляхом подачі на засолені землі певного об’єму води, що розчиняє солі і витісняє їх у вигляді розчину у ґрунтові води, які перехоплюються і відводяться дренажною мережею.

Промивання поділяють на капітальне та експлуатаційне:

ü капітальне промивання - це первинне видалення солей з розрахункового шару ґрунту до допустимих меж;

ü експлуатаційне промивання повинно підтримувати допустимий вміст солей у розрахунковому шарі після капітальних промивань, забезпечувати наступне опріснення більш глибоких горизонтів і зниження мінералізації ґрунтових вод.

Промивна норма коливається в широких межах - від 1500 до 12000 м³ /га. Промивна норма - це кількість води, необхідної для видалення надлишкових солей у розрахунковому шарі ґрунту на площі 1 га. Вона складається з двох величин: кількості води, необхідної для насичення розрахункового шару ґрунту до гранично-польової вологоємкості і кількості води, необхідної для вимивання розчинених надлишкових солей. Існують різні методи визначення величини промивної норми. Для визначення промивної норми в умовах дренованих територій найчастіше користуються формулою В.Р.Волобуєва.

S_п.

М_пр. = 10 000 α lq ---------

S_н.

α – показник солевіддачі ґрунту (0,62 – 3,3)

S_п. і S_н. – початковий і допустимий вміст солей у промивному шарі, %.

Промивання ґрунту провадять в осінній період, коли ґрунтові води залягають глибоко, а випаровування незначне. Перед промиванням поле має бути сплановане, зоране і забороноване, тоді просочування води у глибину ґрунту буде відбуватись рівномірно. Для промивання поле ділять на чеки площею 0,5 – 2,0 га.

Найкращий спосіб промивання – це затоплення по великих спланованих чеках, а за похилої поверхні поля – по мілкіших чеках. Висота валиків чеків – 0,4 – 0,6 м, а шар затоплення – 10 – 20 см.

Промивання ґрунту проводять у два етапи. На першому етапі відбувається зволоження розрахункового шару ґрунту до найменшої (польової) вологоємкості, при цьому солі, що містяться у ґрунті, переходять у розчин. Другу подачу води проводять через 4 – 5 днів після першої. У другому етапі відбувається подальший розчин солей у ґрунті і витіснення їх з промивного шару ґрунту у ґрунтові води, а потім у дренажну мережу.

Найбільша ефективність промивної дії води спостерігається за разової промивної норми, що відповідає 30 – 40% граничної польової вологоємкості розрахункового шару ґрунту. Для метрового шару вона становить: на легких ґрунтах – 700 – 900 м³ /га, на середніх – 900 – 1100 м³ /га, і на важких – 1100 – 1500 м³ /га. Кожна наступна доза подається після просочування попередньої. За промивних норм понад 8 000 м³ /га важко закінчити промивання за один сезон, тому його проводять упродовж двох, а за дуже великих норм – трьох років. Якщо розрахункова промивна норма досягає 15 000 м³ /га, то в умовах заплавних і дельтових територій вона може поєднуватись з вирощуванням рису. Такий досвід освоєння засолених земель накопичено і в Україні (дельта Дунаю).

Після проведення промивання доцільно провести глибоку оранку, внести органічні добрива і висіяти культури з потужною кореневою системою, найкраще люцерну.

В останні роки проводяться випробування нових методів меліорації засолених земель. Вивчається ефективність застосування для промивання води, попередньо обробленої у магнітному полі (магнітомеліорація). При цьому значно збільшується розчинність солей у ґрунті, що сприяє скороченню тривалості промивання. Особливо ефективним виявилась сумісна дія омагніченої води і хімічного меліоранту (сірчаної кислоти). При цьому коефіцієнт фільтрації зростав у 8 – 10 разів, а винесення солей – на 40%.

Досліджуються також сумісні дії постійного електричного струму (електромеліорація) і промивання для розсолення ґрунтів. Електромеліорація поліпшує фізичні властивості ґрунтів, прискорює процес капітального промивання у 3…4 рази, забезпечуючи економію води у 2 рази. Крім меліоративної дії на грунт магнітне і електричне поля підвищують польову схожість насіння і прискорюють одержання сходів, що сприяє росту врожайності сільськогосподарських культур.

Дренажно-скидна мережа на зрошувальній системі.

Дренаж на зрошуваних землях – це комплекс гідротехнічних споруд, призначених для збору і відведення ґрунтових вод. Основним призначенням дренажу є створення умов для зниження рівня ґрунтових вод, стійкого опріснення засолених земель шляхом проведення промивань і підтримання водно-сольового режиму ґрунтів, що виключає реставрацію засолення у період експлуатації зрошувальної системи. При меліорації засолених земель на зрошуваних землях застосовують горизонтальні, вертикальні і комбіновані дренажі. Горизонтальний дренаж може бути відкритим і закритим. Відкритий дренаж складається з глибоких каналів, що проходять у виїмках, а закритий – з труб, прокладених на певній глибині, які приймають ґрунтові води і транспортують їх за допомогою колекторів у водоприймачі. Залежно від призначення і розміщення дрен на зрошуваній території дренаж буває систематичний, вибірковий, ловильний і береговий. Систематичний дренаж – це система відкритих або закритих горизонтальних дрен, розміщених рівномірно на зрошуваній площі. Вибірковий дренаж – це система дрен, призначених для дренування окремих, в основному понижених зрошуваних ділянок. Ловильний дренаж перехоплює і відводить поверхневий та ґрунтовий потоки, що надходять на зрошувану територію. Береговий дренаж визначений для перехвату підземного потоку з боку річки або водосховища для попередження підтоплювання зрошуваної території.

Горизонтальний дренаж. Основним типом систематичного дренажу є горизонтальний дренаж.

Відкритий дренаж виконують у вигляді каналів у виїмці глибиною 3 – 4 м. Розміри поперечного перерізу каналу визначаються гідравлічним розрахунком. Відкритий дренаж має такі недоліки: заростання і сповзання укосів; втрата корисної площі; погіршення умов механізації польових робіт; великі експлуатаційні витрати.

Закритий дренаж складається з дрен, внутрішньогосподарських і міжгосподарських колекторів різних порядків, ловильних і берегових дрен, споруд на дренажно-колекторній мережі.

Колекторно-дренажну мережу розміщують на плані з урахуванням рельєфу, грунтово-меліоративних умов території, розміщення зрошувальної мережі, організації території і високопродуктивного застосування сільськогосподарської техніки. Дрени розміщують у напрямку гідроізогіпс. А колектори – впоперек дрен по похилу місцевості. Для запобігання замуленню дрени споруджують на відстані 15 – 25 м від зрошувальних каналів. Глибина закладання дрен і відстань між ними залежить від механічного складу ґрунтів, гідрогеологічних умов і ступеня засолення ґрунтів. Закриті дрени роблять з гончарних труб довжиною 33 см з діаметром 50 – 150 мм, керамічних – довжиною 70 см, азбестоцементних безнапірних – довжиною 4 м, бетонних і залізобетонних безнапірних труб, а також труб з різних полімерів – поліетилену, поліхлорвінілу, полівінілхлориду.

У гончарні, керамічні та бетонні труби довжиною до 70 см вода надходить через зазори у стиках. За довжини труб 70 см встановлюють додаткову перфорацію у вигляді щілин або круглих отворів, сумарна площа яких становить 0,5% поверхні труби. Ширина щілин 3 – 7 мм, а діаметр отворів 5 – 10 мм.

В останні роки почали застосовувати гнучкі виті дренажні труби з полівінілхлориду. Вода у порожнину такої труби надходить через спіральні зазори між суміжними витками смуги. Мінімальні похили відкритих дрен приймають 0,0005, а закритих – 0,001 – 0,002. Стики трубок обсипають щебенем, гравієм або піщано-гравійними сумішками, створюючи фільтр. Як дренажні фільтри застосовують також мати із скловати і базальтового волокна, склотканину, технічну марлю і склосітку.

Відстань між дренами можна визначити за формулою

L = ( 200 … 300 ) √ k,

К – коефіцієнт фільтрації, м/добу.

Для кожної розрахункової схеми відстань між дренами визначається за своїми залежностями.

При глибині закладання дрен 3 м і глибокому заляганні водоупору (20…30 м) відстань між дренами становить від 200 ( для важких ґрунтів) до 500-600 м (для легких ґрунтів).

Розрахункові витрати дрен, їх діаметри і швидкості руху води у дренах визначають гідравлічним розрахунком за формулами рівномірного руху води при безнапірному режимі на пропуск нормальної витрати за повного наповнення дрени. Модуль дренажного стоку приймають: для суглинкових ґрунтів 0,25 – 0,45 л/с з 1 га, піщаних – 0,28 – 0,7.

Будівництво закритого горизонтального дренажу залежно від рівня ґрунтових вод і вологості ґрунтів проводять механізованим або напівмеханізованим способами. У ґрунтах природної вологості при глибині ґрунтових вод понад 2,5 м для влаштування дрен і колекторів доцільно застосовувати дреноукладачі Д-658, Д-659 та ін. Труби і фільтр укладають вручну.

Під час влаштування дрен екскаватором у мокрих ґрунтах влаштовують «полицю». Укладання витих дренажних труб проводять механізованим способом з попереднім підсипанням піску шаром 5 – 7 см.

Для нормальної роботи дренажно-скидна мережа оснащується гідротехнічними спорудами. На поворотах, у місцях зміни похилів і спряження дрен, а також на прямолінійних ділянках довжиною понад 1 км через кожні 200… 400 м споруджують оглядові колодязі. На всіх закритих колекторах і дренах, що впадають у відкриті канали, необхідно влаштовувати гирлові споруди. Якщо самопливне відведення неможливе, то будують насосні станції.

Вертикальний дренаж застосовується у тому випадку, коли під верхньою товщею ґрунтів, що характеризуються невеликим значенням коефіцієнта фільтрації, залягають породи з великою водопроникністю.

Вертикальний дренаж призначений для відкачування і відведення підземних вод буровими свердловинами – колодязями діаметром 30 – 70 см, глибиною 20 – 150 см, закріпленими обсадними трубами з отворами для надходження води. Вертикальний дренаж порівняно з горизонтальним має низку переваг: можливе глибоке зниження рівня ґрунтових вод, незначні втрати корисної площі, дренажні води можна застосовувати для зрошення. Основні недоліки: потреба в електроенергії, насосно-силовому обладнанні, значні експлуатаційні витрати.

Свердловини для відкачування ґрунтових вод розміщують на зрошуваній території у шаховому порядку або за периметром. Свердловини розміщують на відстані 1,5 – 3 км по похилу і 0,7 – 1,5 км по горизонталі. Кожна свердловина обслуговує 100 – 400 га. Свердловини-колодязі обладнують установками з артезіанськими і глибинними насосами. Насосні установки обладнуються контрольно-вимірювальною апаратурою для обліку кількості відкачуваної води, витрат електроенергії і контролю положення рівня ґрунтових вод.

Комбінований дренаж – це поєднання горизонтальних дрен з вертикальними розвантажувальними свердловинами. Влаштовується у тому випадку, коли верхній слабопроникний шар потужністю до 15 м підстилається і підживлюється водоносним напірним горизонтом потужністю 10 – 15 м з доброю водопроникністю. Горизонтальні дрени забезпечують зниження рівня ґрунтових вод і відводять за межі дренованої території воду із свердловин-підсилювачів. Свердловини розміщують на відстані 50…150 м одна від одної і закріплюють металевими, азбестоцементними або пластмасовими трубами. Для підсилення дії комбінованого дренажу можна застосовувати вакуумування.

Вакуумний дренаж. У районах річкових долин – це двошаровий пласт з верхнім шаром суглинків невеликої потужності, застосування горизонтальних або вертикальних дренажів неекономічне або його технічно важко виконувати. За принципом дії вакуумні дренажні системи поділяються на системи вакуумування ґрунтів і системи вакуумного водовідводу. Горизонтальний дренаж може бути системою вакуумування ґрунтів, а вертикальний – вакуумного водовідводу. Горизонтальний вакуумний дренаж влаштовують як звичайні системи горизонтального дренажу, різниця в тому, що мережа не має оглядових колодязів, а обладнана вакуумними колодязями, в яких створюється розрідження вакуумним насосом. Дрени застосовують азбестоцементні, пластмасові і пористі. Стики між трубами перекривають муфтами. Перфорацію на трубах виконують тільки в їх нижніх частинах. Вертикальний вакуумний дренаж – це система свердловин або трубчастих колодязів, об'єднаних колектором, з якого окремо відкачують повітря і воду.

Водозбірно-скидна мережа. Для спорожнення каналів після поливу і видалення надлишкових поверхневих вод з понижених ділянок після зливних опадів і сніготанення на зрошувальних системах влаштовують водозбірно-скидну мережу. Розміщують її у пониженнях, балках, тальвегах, вздовж доріг, розподільних каналів, по межах полів сівозміни і землекористування.

Відстань між водозбірно-скидними каналами при односторонньому командуванні розподільників приймають у межах 800 – 1200 м, а при двосторонньому – до 2500 м.

Зрошувальні канали з витратою понад 250 л/с закінчуються скидними спорудами, що з'єднуються з водозбірно-скидною мережею. На великих каналах, крім кінцевих скидів, влаштовують аварійні скиди.

Водозбірно-скидні канали будують у виїмках, переріз їх має трапецієподібну форму. Горизонти води у скидних каналах при розрахункових витратах мають бути нижче поверхні землі на 15 – 20 см для забезпечення скиду води з найнижчих місць. У скидних каналах старшого порядку горизонт води має бути на 5 – 10 см нижче горизонту у каналі молодшого порядку для забезпечення самопливного відведення води.

Контроль режиму ґрунтових вод здійснюється за допомогою спостережних свердловин, розміщених рівномірно по всій території зрошувальної системи і по створах. Одна свердловина припадає в середньому на 100 – 200 га.

Рівномірно розміщена мережа спостережних свердловин служить для складання карт глибин залягання і мінералізації ґрунтових вод. Відстань від урізу води в каналі до спостережних свердловин приймають: 25, 50, 100, 200, 500, 700, 1000 м і далі через кожні 500 м. Глибину свердловини приймають такою, щоб вона показувала рівень ґрунтових вод за будь-якого їх положення.

Презентація «Боротьба з засоленням»

Питання для самоконтролю

1. Що таке зрошення?

2. Як змінюється сільськогосподарське виробництво при зрошенні?

3. Назвіть види зрошення.

4. Дайте визначення видам зрошення.

5. Як діє зрошення на грунт, мікроклімат, рослини?

6. Назвіть складові елементи зрошувальної системи та їх призначення.

7. Назвіть типи зрошувальних систем за конструкцією.

8. Дайте визначення способів зрошення.

9. Що називається режимом зрошення?

10. Що таке зрошувальна норма?

11. Що таке поливна норма, від чого вона залежить?

12. Назвіть види поливних режимів.

13. Що таке спосіб зрошення?

14. Назвіть способи зрошення.

15. Коли застосовується полив по борознах?

16. Назвіть різновиди поверхневого способу поливу.

17. Як класифікуються поливні борозни по профілю?

18. Коли застосовується полив по смугах?

19. Приведіть класифікацію дощувальних насадок, апаратів і машин.

20. Назвіть марки короткоструминних дощувальних машин.

21. Назвіть марки середньоструминних дощувальних машин.

22. Назвіть марки далекоструминних дощувальних машин.

23. Назвіть витрати води дощувальних машин :ДДА-100МА, ДКШ-64»Волжанка», ДДН-100, ДФ-120ДНЕПР», ДМ-454-100 «Фрегат».

24. Що називається інтенсивністю дощу дощувальної машини?

25. В чому суть надкореневого дощування?

26. В чому суть імпульсного дощування?

27. За рахунок чого ДМ-454-100 «Фрегат» рухається по колу?

28. Що називається субіригацією?

29. В чому суть краплинного зрошення?

30. Назвіть переваги краплинного зрошення.

31. Дайте визначення поняття зрошувальна площа «нетто».

32. Дайте визначення поняття зрошувальна площа «брутто».

33. Дайте визначення поняття «коефіцієнт використання землі».

34. Що називається поливною ділянкою?

35. Тимчасова зрошувальна мережа, її характеристика.

36. Від чого залежать розміри поливної ділянки?

37. Назвіть схеми за якими розміщується тимчасова зрошувальна мережа.

38. Охарактеризуйте поздовжню схему розміщення тимчасової зрошувальної мережі.

39. Охарактеризуйте поперечну схему розміщення тимчасової зрошувальної мережі.

40. Як розміщується провідна зрошувальна мережа відносно меж полів, сівозмін, господарств?

41. Які переваги і недопіки закритої зрошувальної мережі перед відкритою?

42. Які бувають втрати води з каналів?

43. Назвіть заходи боротьби з втратами води з каналів.

44. Назвіть споруди на закритій зрошувальній мережі, яке їх призначення?

45. Назвіть споруди на відкритій зрошувальній мережі, яке їх призначення?

46. Назвіть джерела води для зрошення.

47. Які вимоги до джерел  зрошення?

48. Які вимоги до поливної води?

49. Що таке місцевий стік?

50. Які особливості поливу підземними водами?

51. Які особливості поливу стічними водами?

52. Що таке первинне і вторинне засолення земель?

53. Як здійснюється промивка засолених земель?

Попередня тема

На початок

Наступна тема