Файл: Муратов Н.В. Лиманное орошение по широким полосам (основные расчеты).pdf

М У Р А Т О В Н. В.

инженер-гидромелиоратор

ЛИМАННОЕ ОРОШЕНИЕ ПО ШИРОКИМ ПОЛОСАМ

(основные расчеты)

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « К А И Н А Р »

Алма-Ата — 1964

М У РА ТО В Н . В.

инженер-гидромелиоратор

і

ЛИМАННОЕ ОРОШЕНИЕ ПО ШИРОКИМ ПОЛОСАМ

(основные расчеты)

ИЗДАТЕЛЬСТВО «КАИНАР»

Алма-Ата — 1964

В В Е Д Е Н И Е

На большой территории нашей страны ши­ роко применяется лиманное орошение. В прак­ тике земледелия с давних пор используются искусственные лиманы, в которых при помощи простейших гидротехнических сооружений (как правило, земляных) производится пред­ посевная влагозарядка почвы. Это не требует значительных первоначальных затрат труда и средств, но гарантирует высокие урожаи да­ же в очень засушливые годы.

Но лиманное орошение имеет и недостатки, отрицательно сказывающиеся на продуктив­ ности затопляемых земель: длительное задер­ жание воды в лиманах из-за отсутствия сбро­ са приводит, как правило, к вторичному засо­ лению почвы и полному выпадению степной растительности. Кроме того, данный способ применим на местности с небольшим уклоном. В Казахстане же имеются большие площади со значительными уклонами, на которых обыч­ ное лиманное орошение не применимо. Такие площади можно использовать путем орошения по широким полосам, Попытки подобного ро­

3

да были осущестплеиы в некоторых районах страны, в частности в Сибири. Главным при проектировании этих систем является опреде­

на почву и оградительные валики. Отсутствие расчетов и является основной причиной, сдер­ живающей развитие орошения по широким полосам в Казахстане и проверку его в произ­ водственных условиях. Первые такие системы лиманного орошения проектировались в Ка­ захстане еще 9 лет тому назад, однако по ука­ занной причине не получили широкого распро­ странения до сих пор.

В 1955 году бывшей проектно-изыскатель­ ной группой Семипалатинского областного управления водного хозяйства по инициативе главного инженера Г. Н. Орешкина было на­ чато проектирование лиманного орошения по широким полосам в урочище Ремки Бородулихинского района Семипалатинской области. Это было вызвано тем, что в урочище массив земель, подлежащий орошению, имел сравни­ тельно большие уклоны, где запроектирован­ ные обычные ярусные лиманы оказались слиш­ ком дорогими, а по своей форме — сложными и по существу не пригодными к применению. Позднее это подтвердилось изданными в 1963 году «Строительными нормами и прави­ лами» (см. СНиП П—И. 3—62), где обычные ярусные лиманы рекомендуется проектировать только на местности с уклонами менее 0,001. На массиве в урочище Ремки этот уклон в среднем составлял величину примерно

0,0015..

4

Однако оказалось, что проектирование си­ стем лиманного орошения по широким поло­ сам весьма затруднительно, так как в техниче­ ской литературе нет соответствующих прямых формул расчета и технических указаний. По­ этому возникало ряд кривотолков, вплоть до полного отрицания возможности лиманно­ го орошения по широким полосам. Несмотря на ряд очевидных преимуществ такого ороше­ ния, проектирование и применение этих систем затормозилось, хотя элементы этого способа в практике орошаемого земледелия фактиче­ ски применяются и называются иногда проточ­ ными лиманами.

Настоящая брошюра имеет целью показать возможные пределы целесообразного примене­ ния систем лиманного орошения по широким полосам, их преимуществ перед системами ли­ манного орошения ярусного типа и, главное, дать основные формулы расчета, технические условия проектирования, строительства и экс­ плуатации. Все это в брошюре изложено в пер­ вом приближении, по возможности кратко, и в дальнейшем будет дополняться и уточнять­ ся по мере накопления опыта применения это­ го способа орошения.

2—393а

Лиманное орошение — экономичный способ

В Советском Союзе в полосе, пролегающей примерно между 55 и 65 градусами северной широты, находятся так называемые засушли­ вые районы. Здесь урожайность сельскохозяй­ ственных культур неустойчива и в основном зависит от количества осадков в году. В таких районах для получения устойчивых урожаев необходимо применять искусственное ороше­ ние, особенно в засушливые годы. Однако устройство оросительных систем регулярного орошения не всегда экономически выгодно: в некоторых районах взамен его целесообраз­ но применять лиманное орошение, при котором

обходится дешевле, чем систем регулярного орошения.

В настоящее время применяется в основ­ ном лиманное орошение ярусного типа, при ко­ тором увлажнение производится последова­ тельным затоплением участков поля, замкну­ тых со всех сторон земляными валами высотой 0,5—3,0 м и более. Но существует более эко­

6

номичный вид лиманного орошения — по ши­ роким полосам, который является сравнитель­ но новым и только начинает внедряться. По своему действию этот способ более прибли­ жается к регулярному орошению, а капиталь­ ные и эксплуатационные затраты на него в большинстве случаев меньше затрат на ли­ манное орошение ярусного типа.

Лиманное орошение по широким полосам производится по участкам поля, которые пред­ ставляют собой широкие полосы. Они устраи­ ваются по уклону местности, ограждаются не­ высокими валиками по бокам, и по полосе меж­ ду ними свободно пропускается поток воды. При этом размеры полос и потока воды уста­ навливаются такими, при которых достигает­ ся увлажнение почвы заданной нормы и вместе с этим обеспечивается сохранность почвы и бо­ ковых валиков от размыва.

В отличие от регулярного орошения по по­ лосам, где ширина полосы равна 4—6 м, а дли­ на — 100—300 м, в системах лиманного ороше­ ния по широким полосам ширина полос может быть равна 100—250 м, а длина — до 5 км и более. Система лиманного орошения по ши­ роким полосам, представленная на рис. 1, имеет перед лиманным орошением ярусного типа следующие преимущества.

При поливе по широким полосам создают­ ся лучшие условия для устройства прямоли­ нейных участков, облегчается обработка поля. Значительно сокращается также размер и ко­ личество гидросооружений на системе и соз­ даются лучшие условия для автоматизации подачи воды на орошаемые участки (полосы)

Рис. 1. Схема сети каналов и валиков лиманного орошения по широким полосам.

поля. Увлажнение почвы в целом по орошае­ мому массиву при поливе по широким полосам получается более равномерное (см. рис. 2). Наряду с этим исключается возможность за­

8

болачивания орошаемых участков, так как они

не замкнуты с низовой стороны валиками. При орошении по широким полосам воз­

можен многократный полив поля. Это не всег­ да допустимо при лиманном орошении ярусно­ го типа, при нем послепосевное затопление может привести к гибели посевов от длитель­ ного стояния воды на участке.

Лиманное орошение по широким полосам экономичнее лиманного орошения ярусного типа при устройстве его на местности с укло­ нами примерно более 0,0005. В этом случае производится меньший объем работ по строи­ тельству валиков и гидросооружений и меньше затрачивается средств на эксплуатацию си­ стемы. Площадь местности с уклоном поверх­ ности более 0,0005 по удельному размеру от общей площади, подлежащей лиманному орошению, составляет не менее 60%.

нах, 2 — то же при лиманном орошении по широким по­ лосам (то и другое при условии отсутствия сброса).

9

Необходимо иметь в виду также то, что на лиманное орошение ярусного типа удель­ ные капиталовложения (из расчета на 1 га) возрастают с увеличением уклона орошаемой местности. При орошении же по широким по­ лосам капитальные затраты меньше. Эконо­ мическая эффективность орошения по широ­ ким полосам возрастает с увеличением уклона местности (удельные капитальные затраты на 1 га снижаются).

Определение площади лиманного орошения по широким полосам

и варианты оросительных систем

Площадь лиманного орошения определяет­ ся с учетом размера массива земель, приле­ гающего к какому-либо источнику, и его вод­ ных ресурсов, а также установленной ороси­ тельной нормы. При этом оросительные си­ стемы соответственно рельефу местности мо­ гут быть запроектированы в разных вариан­ тах.

' В зависимости от размера водных и зе­ мельных ресурсов могут быть следующие ва­ рианты: 1) площадь орошения ограничена вод­ ными ресурсами; 2) водные ресурсы доста­ точны.

В первом случае необходимо принять нор­ му воды лиманного орошения минимальной с тем, чтобы оросить как можно большую пло­ щадь. Во втором случае, наоборот, норму во­ ды принимают максимальной с тем, чтобы полнее использовать водные ресурсы.

10

По способу распределения воды ороситель­ ные системы лиманного орошения по широким полосам в зависимости от рельефа местности бывают двух видов: системы с устройством распределительного канала, подающего воду от источника и распределяющего ее по поло­ сам; системы с устройством подпорной дамбы с водосливами, через которые вода автомати­ чески распределяется по полосам.

Эти два варианта оросительных систем по­ казаны на рис. 1.

В сложных условиях местности может быть использован и третий вариант, включающий два названных.

Во всех случаях предусматривается забор воды из источника путем устройства плотины или других видов водозаборных сооружений. Выбор их определяется соответствующими ус-

Рис. 3. Гидрограф паводка 50-процентной обеспечен­ ности.

11

ловиями: водоносностью источника, рельефом и геологической характеристикой места водо­ забора.

Водными источниками для лиманного оро­ шения могут быть реки, сухие русла и лога, не­ сущие весной паводковые воды.

Для установления размера лиманного оро­ шения определяется режим и водоносность источника, как правило, 50-процентной обеспе­ ченности.

Для условий Казахстана и ряда других районов страны график режима источника орошения может быть представлен в виде тре­ угольника (рис. 3). Максимальной ординатой является максимальный расход паводка 50-процентной обеспеченности— Q макс, в м^/сек; площадь треугольника — объем стока паводка 50-процентной обеспеченности— W в тыс. ж3. Основание треугольника — время прохождения паводка — Тпав. в сутках — опре­ деляем по формуле:

По полученному графику режима паводко­ вых вод объем воды, который можно исполь­ зовать для лиманного орошения, определяется с учетом потребности в воде для других нужд. Устанавливается следующая очередность водораспределения по потребителям: 1—для во­ доснабжения населенных пунктов; 2 — для во­ доснабжения животноводства и промышлен­ ных предприятий; 3 — для регулярного ороше­ ния; 4 — для лиманного орошения.

Использование паводкового стока больших

12

рек, как правило, предопределяется специаль­ ной схемой, учитывающей все нужды народно­ го хозяйства в воде.

Размер потребления воды водопользовате­ лями наносится на график. Затем составляет­ ся окончательный график возможной водоподачи для лиманного орошения и определяется объем этой водоподачи'— W (тыс. мг).

Для определения возможной площади ли­ манного орошения предварительно устанавли­ вается его норма. Она выражается в количе­ стве воды, которое необходимо подать на поле из расчета на 1 га. Эта норма рассчитана на создание в 1,5—2-метровом слое почвы за­ паса продуктивной влаги, необходимой для получения заданного урожая сельскохозяйст­ венных культур.

Указанный 1,5—2-метровый слой почвы на­ зывается глубиной активного слоя почвы и обозначается буквой Н.

На основе данной глубины активного слоя почвы и ее структурного состояния норма ли­ манного орошения определяется по формуле академика А. Н. Костикова, которая для усло­ вий максимального насыщения водой почвы имеет вид:

*лиманного орошения в зависимости от вели­ чины Н определяется таблицей 1.

Впрактике проектирования норму лиман­

почв и водоносности источника орошения.

Таблица 1

Нормы лиманного орошения в зависимости от глубины активного слоя почвы (м3/га)

Виды, почв

В условиях близкого залегания грунтовых вод норму лиманного орошения уменьшают на 10—20%.

Таким образом, имея объем воды источни­ ка, возможного для использования на лиман­ ное орошение— W (тыс. лг3), площадь лиман­ ного орошения нетто — F (тыс. га) опреде­ ляем по формуле:

где т] — к. п. д. системы лиманного орошения, который с учетом потерь в распреде­ лительном канале и 10% сброса при­ нимается равным 0,85.

Площадь брутто принимается примерно на 5% больше площади нетто.

Исходя из полученного размера площади брутто, на местности изыскивается соответст­ вующий земельный массив с учетом необходи­ мого командования воды, подаваемой самоте­ ком от источника орошения при плотинном или

14