Файл: Сарыкулов Д.С. Водохозяйственное строительство.pdf

Снижение стоимости строительства гидроузла может быть достигнуто тщательной отработкой конструктивных решений, а также рационализацией производства работ. Существенным резервом для снижения капитальных за­ трат является применение новых строительных материа­ лов и конструкций, особенно для небольших гидроузлов.

Еще до недавнего времени орошение в низовьях Сыр­ дарьи осуществлялось на многочисленных оросительных системах без водозаборных сооружений. Хозяйства несли из-за этого значительные потери. При низких горизонтах воды в реке в маловодные годы часто системы оказыва­ лись неуправляемыми. Не удавалось затопить даже ри­ совые поля, располагаемые, как правило, на сильно пони­ женных участках. В многоводные годы происходило из­ быточное затопление систем. Отсутствие головных регуляторов на каналах приводило к тому, что вода в си­ стемы поступала и в невегетационный период, вследствие чего имело место заболачивание и засоление земель.

Со строительством Кзыл-Ординского гидроузла в 1958 г. и Казалинского в 1970 г. подобные недостатки в значительной мере устранены. Однако до сих пор не на­ чато еще строительство Яны-Курганского гидроузла, ко­ торый обеспечил бы непосредственную подачу воды в оросительную систему Чиилийского массива.

В практике проектирования и строительства сущест­ вует несколько типов водозаборных узлов.

К л а с с и ч е с к и е т и п ы б е с п л о т и н н ы х у з ­ л о в хотя и отвечают типичным усредненным гидрологи­ ческим условиям, но в каждом конкретном случае не ли­ шены некоторых недостатков: велик процент захвата наносов и размер промывных расходов. В связи с этим не­ обходимо дальнейшее совершенствование конструкции водозаборных сооружений и более детальные модельные исследования проектируемых гидроузлов.

Ф е р г а н с к и й т и п в о д о з а б о р н ы х с о о р у ­ ж е н и й в условиях предгорной зоны республики нашел широкое применение в практике проектирования и строи­ тельства. Этот тип по сравнению с другими полнее отве­ чает предъявляемым требованиям: дает наибольший про­ цент водозабора из реки, наиболее эффективен в борьбе

снаносами при водозаборе, конструкция проста и надеж­ на в эксплуатации, экономически выгоден по сравнению

сдругими типами водозаборных узлов.

91

С дальнейшим увеличением площадей орошения зада­ ча повышения процента водозабора стала одной из пер­ воочередных при проектировании водозаборных узлов. Доведение его до 90% ферганским типом — одно из важ­ нейших условий повышения водообеспеченности орошае­ мых площадей.

Благоприятные природно-климатические условия и со­ четание земельных и водных ресурсов обусловили даль­ нейшее развитие и совершенствование орошаемого земле­ делия в предгорных зонах республики. Рельеф предгор­ ных равнин и конусов выносов отличается большими уклонами. Горные реки с выходом из конуса выноса в предгорные равнины все еще сохраняют довольно боль­ шие скорости и приносят огромное количество влекомых и взвешенных наносов. В этих условиях применение водо­ заборного узла ферганского типа имеет особое значение.

В течение последних лет в республике запроектирова­ ны и строятся гидроузлы ферганского типа: на реках Ак­ су и Усек в Талды-Курганской области, на реках Иссык, Чилик и Каскелен в Алма-Атинской области. Находятся в стадии проектирования гидроузлы на реке Каратал в Талды-Курганской области и на реке Чилик (второй гид­ роузел) в Алма-Атинской области.

Ферганский тип водозаборного узла наиболее отвеча­ ет предъявленным требованиям, хотя не лишен недостат­ ков, одним из которых является большой процент захва­ та наносов при водозаборе. В некоторых случаях размер промывных норм для удаления наносов достигает 10% величины водозабора.

Научно-исследовательские и проектные институты проводят исследования в области улучшения работы во­ дозабора. Результаты изучения нашли применение в про­ ектах, выпускаемых институтом Казгипроводхоз. В Гид­ роузле на реке Усек по предложению Казахского институ­ та энергетики на входном пороге головного регулятора устроена пескогравиеловка. Модельные исследования по­ казали большую эффективность этого предложения по борьбе с наносами в водозаборах.

На гидроузле реки Иссык в качестве входного порога применен ступенчатый порог конструкции Г. В. Соболина. Этот порог показал хорошие качества при модельных ис­ следованиях.

Таким образом, основное направление в проектирова­

92

нии и строительстве водозаборов для предгорной зоны республики — применение ферганского типа водозабора и дальнейшее улучшение его работы.

СООРУЖЕНИЯ ПО БОРЬБЕ С НАНОСАМИ

Вода, отводимая из реки в оросительную сеть, обычно содержит наносы. В связи с тем, что скорость воды в оро­ сительных каналах обычно меньше, чем в реке, происхо­ дит интенсивное оседание наносов, причем более крупные из них оседают уже на первых километрах-от водозабора. Вода с наносами, поступая в оросительную сеть, вызыва­ ет заиление каналов, что приводит к значительной потере их пропускной способности, осложняет вододеление на сооружениях и ухудшает их эксплуатацию. Очистка кана­ лов от наносных отложений требует значительных еже­ годных затрат. Кроме того, наносы вместе с водой стира­ ют облицовки каналов и поверхности сооружений, уско­ ряя их износ. Восстановление этих сооружений требует огромных средств.

В настоящее время при проектировании водозаборно­ го узла в комплексе сооружений предусматривается уст­ ройство по захвату наносов. Правильно запроектирован­ ные головные сооружения не должны допускать в систе­ му донных и крупных взвешенных наносов.

Дальнейшая борьба с наносами производится путем устройства различных сооружений на холостом участке Магистрального канала: отстойников различных типов и траншейных пескогравиеловок.

Вранее запроектированных ирригационных системах, по которым осуществлено или завершается строительст­ во, нашли широкое применение однокамерные и двух­ камерные отстойники из бетона и железобетона. Конст­ рукция отстойников решена по типу камер трапецеидаль­ ного сечения.

Вусловиях небольшого расхода воды в магистраль­ ном канале (до 10 м3 в секунду) целесообразно приме­ нять траншейную пескогравиеловку конструкции Казах­ ского института энергетики, эффективные, простые по конструкции и дешевые сооружения.

С 1970 г. применяется батарея последовательно уста­ новленных пескогравиеловок, предложенная институтом

93

Казгипроводхоз. Установка использована на объекте «Временное подключение магистрального канала из реки Хоргос» в Талды-Курганской области. Надо полагать, что эти сооружения получат широкое внедрение как более простые по конструкции, дешевые, и столь же эффектив­ ные, как и отстойники.

ПОВЫШЕНИЕ НПД ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Дальнейший технический прогресс в мелиорации свя­ зан с развитием инженерных работ по созданию новых конструкций отдельных элементов оросительных систем.

Существующие и строящиеся оросительные системы имеют крайне низкие коэффициенты полезного действия (в среднем 40—50%) и земельного использования. И хотя применение разного рода облицовок и лотков каналов не­ сколько снизило потери воды на фильтрацию, фактиче­ ский коэффициент полезного действия оросительных си­ стем все еще невысок. Даже на перспективу 1 КПД круп­ ных оросительных систем планируется не более 50—60%.

Повышение общего КПД оросительных систем до 80% — резерв увеличения в полтора раза площади поли­ ва только в районах существующего орошаемого земле­ делия.

Прежде всего это борьба с потерями на фильтрацию. По данным УкрНИИГиМа, фильтрационные потери воды через монолитные бетонные облицовки каналов толщиной 12 см в среднем составляют 15—30 л в сутки с 1 м2 смо­ ченной поверхности, а через облицовку в целом за счет потерь через швы, герметизированные различного рода битумными мастиками,— 30—50 л в сутки. По сборным железобетонным облицовкам потери воды через плиту толщиной 8 см в среднем составляют 5—7 л в сутки, а в целом по облицованному каналу при наличии некачест­ венных швов они могут превысить 100 л в сутки.

Применение для герметизации швов битумных мас­ тик, а также сочетание их с цементными растворами не обеспечивают надежной противофильтрационной защиты облицовок и связаны с необходимостью частого ремонта

94

таких швов. С целью совершенствования противофильтрационных облицовок оросительных каналов в УкрНИИГиМ в течение последних лет проводились иссле­ дования новых полимерных материалов для герметизации швов. Разработаны новые конструкции комбинированных бетоноклепочных облицовок, созданы новые средства ме­ ханизации для строительства облицовок и усовершенство­ вания технологии этих работ. На основании проведенных исследований для герметизации швов оросительных кана­ лов без ограничения может быть рекомендована тиосоловая мастика КБ-0,5. Мастика ГС-1, СМ-0,5, КМ-0,5 и им подобные могут быть рекомендованы для уплотнения швов в облицовках каналов длиной до 5 м. Возможно их применение для облицовок с плитами большой длины, а также в лотковых системах, однако швы в этом случае должны быть уширены.

Из-за неплотного прилегания сборных конструкций облицовки к грунту канала фильтрация воды происходит не только по швам, а и по всему смоченному периметру канала. Сокращение потерь в этом случае пропорцио­ нально уменьшению смоченного периметра и ощутимый эффект дает лишь в предгорных районах на каналах с большими уклонами.

Значительно больший эффект дали бы облицовки ка­ налов монолитным бетоном, но широкое их применение невозможно ввиду отсутствия средств механизации бето­ ноукладочных работ. Создание высокоэффективных ма­ шин для укладки бетона в облицовку канала является задачей большой важности для повышения коэффициен­ та полезного действия оросительных систем.

Устройство облицовки земляных русел каналов из грунта, связанного полимером, представляется перспек­ тивным. Такая облицовка толщиной 20—30 см при усло­ вии комплексной механизации процессов её проведения оказалась бы дешевым и достаточно надежным антифильтрационным мероприятием на каналах в равнинной зоне.

Существующие конструкции лотков и технология их изготовления вообще не обеспечивают их надежности. Но даже при совершенной технологии эксплуатация их в ус­ ловиях континентального климата не может быть дли­ тельной. Опыт показывает, что при подаче воды по лот­ кам зимой они разрушаются за один-два года

95

эксплуатации, а при работе только в теплый период срок их службы практически не превышает 8—10 лет.

Более перспективной в этом отношении является за­ крытая трубчатая сеть из напорных железобетонных или асбестоцементных труб. Преимущества ее очевидны. Ис­ ключение резких температурных колебаний делает эту сеть более долговечной по сравнению с лотковой, а отсут­ ствие наземных элементов повышает коэффициент земель­ ного использования. Возможность создания напора в сети снижает требования к планировке орошаемых земель и создает благоприятные условия для гидравлической авто­ матизации водораспределения.

Однако в настоящее время закрытая трубчатая сеть не нашла широкого применения из-за того, что трубы произ­ водятся в небольшом количестве, а их-стоимость высокая. Если удельный расход железобетона при трубчатой сети, как правило, почти такой же, как при лотковой, то стои­ мость 1 м3 составляет 310 руб., что в три с половиной ра­ за выше, чем стоимость железобетона в лотках. Вот поче­ му закрытая трубчатая сеть получается значительно дороже лотковой. Кроме того, отсутствие специально разработанной фасонины и арматуры для трубчатых оросительных систем вынуждает пользоваться па стройтельстве дорогой водопроводной арматурой, что также отрицательно сказывается на стоимостных показателях

трубчатой сети.

Отсутствие опыта эксплуатации трубчатой сети также в известной мере сдерживает широкое применение ее в проектах. Заиление оросительных трубопроводов, регули­ ровка расходов и напоров, водораспределение на полив­ ном участке — эти факторы требуют серьезных исследо­ ваний и проверки в производственных условиях. Тем не менее преимущества закрытой трубчатой сети столь зна­ чительны, что дальнейшее сдерживание ее применения не может быть оправдано.

Вопрос о создании предпочтительных условий строи­ тельству трубчатой оросительной сети не сводится к немедленному прекращению строительства лотков-кана­ лов. Их технологию изготовления необходимо совер­ шенствовать параллельно с внедрением трубчатой оро^- сительной сети и при получении положительных резуль­ татов применять их наряду с закрытой трубчатой сетью там, где условия для этого благоприятны.

96

АВТОМАТИЗАЦИЯ ИРРИГАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИИ

Автоматизация оросительных систем осуществляется для рационального использования водных ресурсов и по­ вышения производительности и культуры труда эксплуа­ тационного персонала. Эффект автоматизации определя­ ется повышением урожайности сельскохозяйственных культур, увеличением коэффициента полезного использо­ вания воды, сокращением затрат труда на эксплуатацию систем, снижением затрат на ремонтно-восстановительные работы. В настоящее время все крупные гидротехнические сооружения проектируются со средствами автоматизации.

дельные процессы или операции, а при комплексной име­ ется в виду решение большого круга технических и орга­ низационных задач. Полная автоматизация обеспечивает контроль, регулирование и управление всеми процессами с реализацией оптимальных алгоритмов.

Автоматизация охватывает следующие основные опе­ рации, обеспечивающие управление технологическими процессами: сбор информации о технологических пара­ метрах (расходы и уровни воды, положения исполнитель­ ных механизмов, влажность почвы и т. п.); обработка ин­ формации и формирование управляющих воздействий; регулирование основных технологических параметров. Последовательность операций и внедрения средств авто­ матики зависит от конкретных условий.

В настоящее время разработано несколько с и ст е м т е л е м е х а н и к и , основанных на использовании час­ тотного, программного и кодового принципов телеизмере­ ния. Из них наиболее перспективен кодовый как имеющий наиболее простые преобразующие устройства, высокую надежность работы и достаточно большое число возмож­ ных операций контроля и регулирования.

В наибольшей степени отвечают условиям ирригации телемеханические комплексы ТМ-201 (разработан на ос­ нове РЧР-61 Гидроводхозом) и «Темир» (разработан Ташкентским заводом ирригационного приборостроения). Телемеханические комплексы обеспечивают сбор инфор­ мации о технологических процессах, телесигнализацию об аварийных ситуациях, автоматическое регулирование