Использование подземных вод на орошения

 

Кроме поверхностных вод на орошения могут быть использоваться подземные воды. В странах СНГ подземными водами орошается: в Крыму, в Молдавии, на Украине, в Поволжье, Средней Азии, Казахстане, в Закавказье.

Скважина с удельным дебитом 2 ^л/_с и глубиной откачки 50-60м. может дать расход воды около 100 ^л/_с. При гидромодуле 0,25 ^л/_с на 1 га дает возможность орошать из одной скважин около 400 га. Обычно дебит скважин составляет от 2 до 25 ^л/_с.

Достоинством использования подземных вод на орошения является:

- Возможность получения воды на месте, вблизи орошаемых земель отсутствие необходимости иметь длинную холостую часть магистрального канала;

- Содействия общему понижению грунтовых вод на орошаемой площади;

- Небольшая потери воды и высокий КПД вследствие небольшой длина каналов;

- Не заиляемость каналов, т.к вода не содержать наносов.

Особенно ценно использование артезианских самоизливающихся подземных вод, так как не требует расходов энергии.

Практика использования подземных вод на орошения показывает, что инвестиционное вложении на 1 га орошения при достаточной водообильности скважины и современном техническом оборудовании ее не выше (а часто ниже) чем инвестиционное вложении на 1 га поверхностного полива.

Что же касается эксплуатационных затрат, то он при орошении подземными водами выше чем при поверхностном орошении. На 1 га затрачивается 400-500 квт элекро энергии при подъеме воды из колодцев с глубин 30 м, до 1500-1600 квт при глубине подъемы 100 м.

Слабые стороны орошения подземными водами:

1. Такое орошения не всегда возможно. Ограничение могут обуславливаться:

a) Глубиной залегания их и размером дебита, (большая глубина и неустойчивый дебит часто делают использование подземных вод не эффективными).

б) Качество этих вода во многих случаях они сильно минерализовала.

Поэтому подземные воды, прежде чем использовать подвергается к тщательному гидрогеологическому исследованию и химическим анализам.

в) необходимость механической откачки и высокая эксплуатационная затраты;

г) отсутствие в них взвешанных частиц;

д) низкая температура воды;

ж) при интенсивной откачке, превышающий их естественное питание, наступает постепенное истощение запасов подземных вод и понижения их уровня.

Например за 10 лет (1940-1950 г.г.) площадь орошаемых подземными водами в США увеличился почти на 2 млн.га, вследствие чего резко уменьшилось горизонты грунтовых вод. Это понижение в Калифорнии составило 1 м в год.

В целях недопущения таких понижение необходимо чтобы забор этих вод не превышало размеров их питания.

Для добычи подземных вод на орошения применяется следующие устройства:

- Каптаж ключей, или родников;

- Шахтные и артезианские колодцев;

- Водосбросных галерей;

Каптаж ключей предоставляет большие удобства для орошения склонов, расположенные ниже выхода ключей. Дебит ключей не велик и бывают достаточен для орошения небольших участков.

Вода из каптированного ключа на орошения подается самотеком (рис 8.8).

 

Рис 8.8 Каптаж родников и ключей.

Колодцы: в целях орошения применяется как шахтные, так и трубчатые или буровые колодцы. Диаметр трубчатых колодцев принимается 75-100 см.

Вертикальные колодцы должны быть оборудованы глубинным и высоко- производительными насосами.

Один колодец может давать от 100 до 2500 м³ в сутки воды.

Шахтные колодцы – насос помешается в колодец, а двигать на поверхности земли, или же насос и двигалась помешается в шахте колодца.

Трубчатые колодцы -насос опушен в трубу колодца (поршневой).

Стоимость 1 м³ воды, добываемой из скважин с откачкой снижается:

- с уменьшением глубины залегание уровня вод;

- с увеличением глубины откачки;

- с повышением удельной водоподачи.

При самоизливающихся скважных стоимость орошения на 1 га и стоимость 1 м³ воды возрастает с увеличением глубины скважины и с уменьшением дебита ее.

Галерей при орошения подземными водами делаются ввиде резервуара. Они позволяют увеличить размеры орошаемой площади.

Дебит должен быть увязан сроками посева и фазами развития культур.

Положим, что продолжительность полива площади W составляет t, при поливной норме m, м³/га, необходимой расход определяются Q = mw/ 86,4 t.

Если в поливной период (t) дебит источника грунтовых вод равен Q_0, л/с окажется меньше чем Q то в период t будем иметь дефицит воды

,

а суммарный дефицит ∑ t (Q- Q₀).

Этот дефицит должен быть покрыт из резервуара емкость, которых должен быть не меньше W= t (Q- Q₀) или W= (mw-Qt)Σn

n≥1 поправочная коэффициент на потери воды.

Время наполнения резервуара t₀

t₀ =W/ Q₀

при отсутствии резервуара за время (t) непосредственно можно полить площади равной

Q₀ *86,4*t

F= <w Этот площадь окажется меньше чем запланированной площади так как Q₀< Q m.

Орошения с механический подъемом воды. Механический подъем применяется для орошения высоких земель. Такое орошение развита во всех странах. В СНГ этим способом орошается около 1 млн.га.

Недостатки: большая величина эксплуатационных расходов.

При механическом водоподъеме трассировка главных оросительных каналов может быть сделан по следующими схемами (рис 8.9).

 

1) 2)

С

 

3) 4)

 

Рис 8.9 Трассировка оросительной сеть.

 

Сбор местного стока в прудах и водохранилищах. Особенность местного стока крайнее неравномерности его распределение за год. Поэтому для перераспределения стока во времени прибегают к его регулированию путем задержания их в прудах, водохранилищах и расходуется по мере необходимости.

Бывают сезонные и многолетние регулирования.

Сезонное — наполняют за год и расходуется за год.

Многолетние— регулируется стоки за много лет.

Пруд или водохранилище это искусственный водоем, образованны водоподпорным сооружением на водотоке для хранения и регулирования стока воды.

Мелководные водохранилище емкость не более 1 км² принято называть — прудом. Пруд позволяет

1)Равномерно использовать местный сток за год для обводение, водоснабжения и орошения;

2) способствует накопление грунтовых вод;

3) уменьшает эрозии почвы;

Поперечное сечения прудов показано на рисунке 8.10.

Рис 8.10 Вид прудов

 

В прудах различает: мертвый, рабочий, полный и полезные объемы.

Мертвый объем W_МО использует для отложения наносов и необходимо для зимовки рыб. Ему соответствует уровень мертвого объема, который принимает на 1,5-2 м от дна у плотины.

На отметке МО и располагают порог для выпуска воды.

Рабочий объем воды располагается выше мертвого объема. Он включает в себе полезный объем W_П, потери воды на испарения W_И и фильтрацию W_Ф.

Расчет пруда

Объем наносов за год (W)

K₁*ρ *S_a (1+r)

W_{за год} = м³/ год.

10⁶ γ

Где: ρ – мутность воды, г/м³;

r- данные отложения, 0,08 W;

S_a – площади водосбора км²;

K₁- коэффициент, от 1- 20

- объем масса наносов.

Обычно затопления мертвого объема наносами принимают 20-50 лет.

Объем наносов за это время составляет.

W_нам = β₂* W_е*T м³.

где: β₂ = 0,6- 0,8

Потери воды зависит от площади пруда т.е.

V_р

V_{ср.объем пруда} = V₀ +, м³,

Слой потери воды на испарение, в мм

Z_N= E_В – Р - Е_С, мм

где: E_В - потери на испарения с водной поверхности, мм;

Р – осадки, мм;

Е_С – потери с водоема до его устройство.

Суммарные потери воды.

Z = Z_ф + Е _испар, мм

Объем потери из пруда равен

V_z= 10* Z* W_ср, м³

где W_ср- площадь зеркала пруда в га при V_ср;

Рабочий объем вместе с мертвым объемом составляет полный объем. К нему соответствует нормальный подпертый уровень (НПУ) т.е.

Кроме того надо иметь форсированный уровень (ФПУ) выше нормального. Объем между НПУ и ФПУ называют регулирующей призмой, где задерживают временные поводковые воды м. (рис 8.11).

 

 

Рис 8.11 Графическое изображения горизонт воды в прудах.