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.