13.2 Стационарные системы для полива по бороздам
Стационарные оросительные системы предназначены для полива высокорентабельных культур - хлопчатника, садов, виноградников.
Стационарные системы бывают преимущественно самонапорными с распределением воды в поливные элементы из закрытых перфорированных трубопроводов, из малонапорных трубопроводов с подземными водовыпусками, из лотков и бетонированных каналов, а также с помощью стационарно-сезоных шланговых комплексов.
Закрытые перфорированные трубопроводы позволяют автоматизировать процесс распределения воды по бороздам длиной не менее 300-400 м.
Система, предложенная академиком И.А.Шаровым, состоит из перфорированных (пластмассовых, асбестоцементных, бетонных) трубопроводов, которые укладывают поперек борозд ниже пахотного горизонта. Вода из перфорированного трубопровода через отверстия диаметром 3-8 мм пробивается на поверхность в виде родничков в каждом междурядье и движется в борозде по уклону. Для равномерного распределения поливных струй длина трубопроводов не должна быть больше 150-250 м. Вода в поливные трубопроводы подается из транспортирующих трубопроводов при напоре 4-6 м.
Подземные поливные трубопроводы могут быть оборудованы специальными стояками-водовыпусками (рисунок 2).
Лекция 14
14 Рисовые оросительные системы
14.1 Конструкции рисовых оросительных систем
Рисовые системы размещают в районах, имеющих благоприятные климатические условия и достаточные водные ресурсы, на землях с i< 0,005, лучше <0,0025.
В первую очередь рисовую систему рекомендуется размещать на землях с неблагоприятными для возделывания других орошаемых культур почвенно-мелиоративными условиями. Рис возделывают в севообороте с другими культурами (люцерна, клевер, донник, озимая пшеница, кукуруза, соя).
Для получения максимально экономически одновременного количества продукции при наименьших затратах оросительной воды необходимы:
- высокая степень водоснабжения рисовых полей;
- плановое водопользование;
- эффективное использование водоземельных ресурсов;
- горизонтальность поверхностных чеков;
- хорошее мелиоративное состояние рисовых полей.
Чтобы создавать условия для высокой производительности труда на поливе, следует:
- рационализировать конструкцию рисовых систем, в первую очередь рисовых карт;
- внедрить автоматизацию водораспределения;
- обеспечить безотказную работу связи.
Для сохранения окружающей среды необходимо:
- предупреждать процессы засоления и заболачивания;
- сохранить плодородный слой почвы;
- очищать сбрасываемые воды, предусмотреть повторное использование.
Рисовая оросительная система состоит из каналов оросительной и водоотводной сети, поливных карт (разделенных на чеки чековыми валиками), сооружений (в т.ч. водозаборные сооружения, насосные станции, отстойники и др.), сети дорог, лесонасаждений, оборудования и построек для нужд эксплуатации. В состав рисовых оросительных систем могут входить также оградительные дамбы (в поймах и дельтах рек).
Оросительная сеть состоит из каналов различных порядков, армированных регулирующими, транзитными и гидрометрическими сооружениями.
Каналы водоотводящей сети предназначены для отвода избыточных поверхностных и грунтовых вод с орошаемых массивов. Периферийные элементы водоотводной сети выполняют функции:
- оградительных дрен, предотвращающих подъем грунтовых вод к поверхности на землях, прилегающих к рисовым севооборотам, а в некоторых случаях - защищающих территорию рисовой системы от подтопления;
- ливнеперехватывающих каналов - в случае поступления ливневых потоков на территорию оросительной системы извне.
Дорожная сеть на территории рисовых систем состоит из межхозяйственных, внутрихозяйственных и эксплуатационных дорог.
Лесонасаждения предназначаются для уменьшения скорости ветра, понижения уровня грунтовых вод вдоль каналов, дорог и на границах орошаемых массивов - биологический дренаж; а также для затенения водной поверхности каналов с целью уменьшения их зарастания водолюбивой растительностью и водорослями.
Первичным элементом орошаемой территории, занятой рисовыми севооборотами, является поливная рисовая карта, ограниченная по периметру младшими каналами оросительной и водоотводной сети. Длина карты 400-1500 м (обычно 800-1200 м), ширина 150-250 м.
Несколько смежных рисовых карт образуют поле севооборота, группа севооборотных полей - севооборотный участок.
Рисовую карту делят на горизонтальные площадки (чеки) поперечными валиками. Количество и размер чеков на карте зависят от рельефа и общего уклона местности. Площадь чеков должна быть не менее 2 га, а длина одной из его сторон - не менее 200 м, так как сельскохозяйственные работы обычно проводятся внутри чеков.
При благоприятном рельефе вся карта может представлять собой единый чек и называется она картой - чеком с широким фронтом залива. Подача воды на поливную карту может производиться либо из картовых оросителей, проходящих в насыпи с уровнями воды, командующими над поверхностью чеков (карта Краснодарского типа), либо из оросителей-сбросов, проходящих в выемке путем их переполнения (карта широкого фронта залива и сброса). Оросители - сбросы питаются из участковых распределителей и отводят воду в участковые коллекторы. В неполивной период оросители сбросы работают как картовые дрены.
Карта краснодарского типа (рисунок 1) представляет собой прямоугольный участок по одной из длинных сторон которого проходит картовый ороситель, а по другой картовый сброс. Поперечными валиками карта разделена на чеки «сквозные», оснащенные водовыпусками из картового оросителя в чек и из чека в сброс.
Основные недостатки:
- трудоемкость и сложность распределения воды и поддержания слоя воды в чеках;
- поперечные валики снижают производительность труда при проведении сельхозработ; затрудняют переезд сельскохозяйственных машин из чека в чек;
- осушение карты происходит неравномерно («террасность чеков»).
Карта-чек - рисовая карта с широким фронтом залива и сброса, планируют под одну отметку, применяют при спокойном безуклонном рельефе. Вдоль карты в выемке устраивают однобортный канал-ороситель-сброс. Затопление и сброс происходят широким фронтом спокойно, быстро, благоприятны условия для проведения сельхозработ. Оросители-сбросы могут быть двухстороннего командования. В начале и конце оросителя-сброса устраивают сооружения для впуска и сброса воды. Число сооружений на картах-чеках в 2-3 раза меньше, легче автоматизация, выше КЗИ.
Недостатки: отсутствие дренированности в период вегетации риса, большие объемы планировочных работ, сложность их проведения.
На засоленных землях карты-чеки рекомендуется строить с отсеченными дренами. Положительные примеры использования имеются в Приморском крае.
На основе многолетнего опыта проектирования, строительства и эксплуатации оросительных рисовых систем в основных зонах рисосеяния страны была разработана новая конструкция системы, названная «кубанская». Внедрение такой системы обеспечивает повышение эффективности и качества проектирования, строительства, эксплуатации и освоения орошаемых земель.
Особенность новой конструкции состоит в том, что она разработана из конструктивных модулей системы, каждый из которых является севооборотным полем, где происходит весь технологический цикл рисового севооборота, формируется мелиоративное состояние земель. Из модулей комплектуются участки севооборотов и вся система в целом.
Принципиальная схема конструкции системы «кубанская» показана на чертеже модуля системы - поля севооборота (рисунок 2).
Модуль системы содержит:
- участковый распределитель (канал последнего порядка проводящей сети), прокладываемый по оси поля;
- коллекторы и дрены, расположенные по границам поля;
- три типовые ячейки, оконтуренные дренами, сбросами и коллекторами (каждая типовая ячейка состоит из двух поливных участков и представляет собой элементарную площадку дренирования, получившую название «клетка дренирования»);
- шесть поливных участков, содержащих по четыре чека и располагаемых в два ряда между участковым распределителем и коллекторами (размер чека - 6 га - оптимальный для современных инженерных рисовых систем);
- оросители в насыпи, один на поливной участок, устраиваемый посередине участка на половине длины его (подача воды на чеки осуществляется только из оросителей - регулирующей сети);
- полевые дороги, прокладываемые по линии раздела чеков для грузонапряженного движения, каждая из которых обслуживает с двух сторон чеки и имеет выходы на дороги, построенные вдоль каналов старшего порядка.
- эксплуатационные проезды, совмещенные с дамбами участковых распределителя и коллекторов;
- чековые канавки (по контуру чеков);
- гидротехнические (типовые) сооружения на каналах и дорогах;
- сеть каналов, открытого или закрытого типа.
По основным показателям оросительная рисовая система «кубанская» имеет значительные преимущества перед другими (боле высокий КПД и КЗИ, повышение производительности труда при проектировании, строительстве, эксплуатации и освоении). Кроме того, система «кубанская» имеет и ряд других преимуществ: лучшее вписывание в рельеф местности, улучшение условий эксплуатации, возможность (при необходимости) повышения степени дренирования орошаемых площадей, возможность стандартизации на основе унификации всех элементов системы, создание условий высокой организации водопользования и автоматизации водорегулирования, обеспечение применения высокопроизводительной поливной техники при орошении сопутствующих культур в рисовом севообороте, применение в варианте с закрытой сетью низконапорных трубопроводов.
Современное направление технического совершенствования оросительных систем - это создание оросительных систем закрытого типа в трубопроводах. Такие оросительные системы могут обеспечить решение проблемы экономического использования земли и воды, что особенно важно на рисовых оросительных системах.
На рисунке 3 представлена схема рисового поля с закрытой оросительной, картовой и дренажной открытой сбросной сетями. Вода на участок подается с помощью н.с. или самотеком по закрытым хозяйственным и распределительным трубопроводам. Вместо открытого картового оросителя устраивается закрытый (трубчатый), который укладывается в неглубокий (до 1 м) траншее. Над ним устраивается эксплуатационный проезд (для подъезда к водовыпускам в чеки) шириной по верху 3.0 м в насыпи 0.7-1 м, который служит одним из продольных валиков карты. Водовыпуск из напорного распределительного трубопровода в картовый закрытый ороситель состоит из задвижки «лудло», устанавливаемой в ж./б колодце. На водовыпуске из картового оросителя - трубопровода в чек 5 устанавливается напорный (на давление до 0,1 МПа) чековый автоматический затвор.
Картовые дренажно-сбросные каналы могут быть выполнены:
а) из закрытой картовой дрены из асбестоцементных полиэтиленовых или керамических труб D=100-200 мм (по расчету) для отвода дренажных вод и открытого канала в полувыемке-полунасыпи глубиной не более 1,0 м для отвода сбросных вод при опорожнении чеков. (В этом случае раздельный отвод дренажных и сбросных вод).
По обе стороны открытых сбросов устраиваются полевые дороги шириной 4-5 м. Закрытая дрена располагается под одной из дорог и имеет фильтр стекловолокна. Полевые дороги вдоль сбросных каналов служат, как обычно, продольными валиками. На закрытых дренах устраиваются смотровые колодцы через 240-360 м;
б) совмещенных трубчатых дрен - сбросов для совместного отвода дренажно-сбросных вод диаметром от 200 мм до 400-500 мм в направлении к открытому коллектору. Над дреной-сбросом устраивается проезд-валик шириной 3.0 м.
Сопутствующие рису пропашные культуры поливают по безуклонным бороздам или дождеванием из временных оросителей, нарезанных на поливной период внутри чеков, а культуры сплошного сева - дождеванием, кратковременным форсированным затоплением или по полосам. При поливе затоплением во избежание вымокания растений чеки могут быть разбиты временными валиками на более мелкие, затапливаемые и осушаемые последовательно.
Многолетние травы в рисовом севообороте имеют важное значение не только как кормовые, но и как мелиорирующие культуры. Они улучшают физические свойства почвы и, следовательно, почвенные физические и физиологические процессы, что гарантирует высокие урожаи риса. Однако многолетние травы на существующих конструкциях рисовых систем (ККТ, Кубанская» и др.) поливают затоплением, что приводит к их вымоканию. Орошение же дождеванием и поливными машинами (ППА-300) требует частичной перестройки системы - нарезки временной оросительной сети, нарушающей горизонтальность плоскости рисового чека, и применения дополнительных приспособлений. Все это снижает урожайность сопутствующих культур рисового севооборота.