1.24. Зрошувальна іригаційна система.

Основною задачею зрошувальної системи є здійснення передачі води із джерела зрошення на поливні поля. При цьому подача води повинна здійснюватися по плану, в потрібному об’ємі і в потрібні терміни на кожне поле, яке заняте тією чи іншою культурою.

У відповідності з основним призначенням зрошувальної (іригаційної) системи вона включає в себе наступні елементи: 1) головна водозабірна споруда або насосна станція, при допомозі яких забезпечується забір води із джерела зрошення (річки, водосховища, свердловини); 2) мережа каналів – магістральний канал, міжгосподарські і господарські розподільні канали, по яких здійснюється транспортування води від джерела зрошення до поливних ділянок; 3) споруди на каналах, з допомогою яких здійснюється управління (регулювання) водними потоками, які протікають по іригаційних каналах.

Крім основних названих споруд і каналів, в межах іригаційних систем споруджується допоміжна, також дуже важлива скидна дорожна мережа. Скидна (осушувальна) мережа служить для відводу із зрошувальних площ надлишкових вод, виникнення яких могло би шкідливо вплинути на зрошувані грунти і на урожаї сільськогосподарських культур.

Дорожна мережа повинна забезпечити безперешкодне пересування по зрошувальних площах як засобів механізації сільського господарства, так і транспорту при перевозках урожаю із зрошувальних земель.

Мережа зрошувальних каналів у плані може бути уподібнена розгалуженому дереву. До складу зрошувальної мережі входять такі категорії каналів: магістральний (головний) канал, який транспортує всю воду від водозабірної споруди до району зрошення; міжгосподарські розподільники, які проводять воду до групи зрошувальних господарств; господарські розподільники, які забирають воду із міжгосподарських розподільників або безпосередньо із магістрального каналу, для зрошення земель одного господарства; дільничні розподільники, які розводять воду всередині території одного господарства; із дільничних розподільників вода поступає у тимчасові зрошувачі, а із останніх безпосередньо на поливні ділянки (в борозни або на смуги).

Основні вимоги, які пред’являються до каналів зрошувальної мережі, такі: канали більш високого порядку повинні займати командне положення по відношенню до каналів більш низького порядку і до зрошувальної площі; похили каналів повинні бути такими, при яких швидкості були би менше розмиваючих і більш тих, при яких мало би місце замулення і заростання каналів.

Розміри каналів зрошувальної мережі і споруди визначаються величиною максимальних витрат, які повинні бути допущені тим або іншим каналом. Максимальна витрата у голові каналу визначається за формулою:

Q_бр = Q_нетто + Q_втрати ,

де Q_бр – максимальна витрата брутто, тобто та, що подається безпосередньо на зрошувальне поле, Q_нетто – визначається за формулою

Q_нетто = q_макс,

Де Q_нетто – площа нетто, так як занята зрошуваною культурою (із загальної виключаються незрошувані площі – канали, дороги, будови тощо);

q_макс – максимальна ордината графіка гідромодуля (або витрата на осереднений гектар).

Відношення витрати нетто до витрати брутто називається коефіцієнтом корисної дії зрошувальної системи і виражається формулою

.

Практикою установлені середні коефіцієнти корисної дії зрошувальних систем: для крупних систем (25-50 тис.га) = 0,55 - 0,60, для середніх (1-10 тис.га) = 0,65 - 0,70.

У випадках застосування на каналах протифільтраційних заходів коефіцієнт корисної дії підвищується на 20-30%.

Конструктивно канали зрошувальної і скидної мережі викопуються, як правило, трапецеїдального перетину з крутизною відкосів, яка залежить від будівельних властивостей грунтів і від розмірів каналів.

Гідравлічний розрахунок ведеться по ділянках, починаючи знизу. Перевірочна розрахункова (форсирована) витрата води рекомендується приймати на 10-30% більше нормальної (брутто); мінімальна розрахункова витрата міжгосподарських і господарських розподілювачів приймається не менше 40% нормальної витрати води.

Розрахунковий горизонт води у зрошувальному каналі старшого порядку при нормальній витраті води повинен бути не менше ніж на 5 см вище рівня води в каналі молодшого порядку при форсированній витраті води.

Закладання відкосів, тобто відношення горизонтальної проекції до висоти відкосів, приймається для розподілювачів, які проходять в суглинках m=1.0-1.5; для розподілювачів у пісках m=1.75-2.0; для магістральних каналів у суглинках m=1.5-1.75 і у пісках m=1.75-2.25.

Відношення ширини каналу по дну до глибини води у більшості каналів приймається від 2 до 4. У великих каналах це відношення може збільшуватися до 10-12.

У великих магістральних каналах інколи поперечний перетин робиться в інтересах стійкості не трапецеїдальним, а лощиноподібним, з відкосами, які послідовно уположуються до низу.

Великі магістральні канали звичайно, крім своєї основної функції – а саме передачі води від джерела зрошення на зрошувальні площі, виконують також задачі обводнення суміжних районів, забезпечують питне і технічне водопостачання населених пунктів, а також попутно використовуються для місцевого водного транспорту. При наявності значних похилів місцевості по трасі магістральних каналів на них як правило споруджуються зосереджені перепади, на яких в ряді випадків виявляється доцільним спорудження гідроелектростанцій.

Заходи по боротьбі з втратами води у каналах складаються із будівельних і експлуатаційних.

Будівельні заходи по зменшенню фільтрації води із каналів включають у себе наступні: а) спорудження перетину і профілю каналів, які дають мінімум втрат; б) зменшення фільтраційних властивостей грунту для каналів; в) спорудження водо непроникливих екранів та антифільтраційних одеж; г) застосування закритих систем зрошення.

До головних експлуатаційних заходів боротьби з втратами води відносяться наступні: а) планове водокористування; б) своєчасний ремонт і очистка каналів від заростання (випалювання, скошування, хімічні способи боротьби); г)скорочення змін протяжності внутрішньогосподарської мережі і встановлення найбільш доцільного режиму роботи каналів; д) недопущення змін форсування каналів і роботи їх з великим напором і зі скидами.

Заходи по зменшенню фільтраційних властивостей грунту каналів зводиться до наступних. Вода в грунті фільтрує головним чином в тій частині пор, яка незанята так званою зв’язаною водою, яка адсорбована частинками грунту (активна пористість). Одним із можливих засобів зменшення фільтраційних властивостей грунту є зниження активної пористості грунту, для чого необхідно або зменшення відстаней між твердими частинками грунту, або заповнення крупних пор дрібними дисперсованими частинками даного грунту або іншим водонепроникливим матеріалом. Можна вказати на наступні заходи по зменшенню фільтрації води через грунт: рихлення і трамбування грунту; кольматація каналу дрібними наносами; покриття спеціальним протифільтраційним одягом, матеріалом для котрого служить бетон, глина, асфальт, бітум, диспергація грунту поверхні каналів: а) солонцеванням; б) біологічним оглеєнням; в) нафтування, бітумізація, силикатирування.

Добрим фактором, який зменшує фільтрацію води, є наявність у грунті прошарків різної свердловності, які зумовлюють утворення складних екранів (із грунтів різної порозності) являється одним із засобів боротьби з фільтрацією води в каналах.

У випадку проходження каналів у сильно проникаючих грунтах, поганої забезпеченості системи водою і високої вартості води, крім вищеуказаних заходів, по боротьбі з втратами води в каналах, споруджують спеціальні антифільтраційні одежі змоченої поверхні каналів.

Антифільтраційні одежі в першу чергу повинні застосовуватися на каналах безперервної або тривалої дії.

До антифільтраційних одеж пред’являються такі вимоги: 1) забезпечення потрібної водонепроникливості при можливій дешевизні; 2) достатня міцність і довговічність, відсутність заростання каналу, стійкість від впливу температурних змін; 3) можливість підвищення швидкості руху води в каналі і зменшення поперечного перетину каналу.

Види антифільтраційних одеж: 1) бетонна одежа каналів найбільш міцна і досить розповсюджена. Перевага її у можливості великої швидкості течії води, яка може доходити до 15 м/сек. Бетоновані канали мають меншу шорсткість і можуть при менших похилах пропускати велику витрату води.

До недоліків відносяться такі: 1) утворення тріщин при температурних змінах і руйнування бетону від дії солей, особливо гіпсу.

Асфальтована одежа представляє собою покриття дна і відкосів каналу шаром асфальтного бетону товщиною 4-7 см.

Перевага асфальтових одеж полягає в їх пластичності, великій водоупорності, морозостійкості; вони не піддаються шкідливій дії солей, допускають легке виправлення пошкоджень. Недолік цих одеж – це опливання при високій температурі і можливості проростання рослинами.

2) глиняна одежа створюється товщиною 10-20 см при пошаровому ущільненні. Відкоси повинні бути пологі – полуторні, подвійні; поверху укладається захисний шар піску або гравію. Кращий грунт для одежі – легко ущільнюваний суглинок. Глиняна одежа не допускає швидкостей води в каналі понад 0,50-0,70 м/сек, заростає рослинами, проте менш дорога і дає збереження води до 70%: доцільна в гіпсоносних грунтах.

При розгляді питань зрошувальної системи необхідно привести основні положення переходу на нову систему зрошення з метою більш повного використання зрошуваних земель і покращення механізації сільськогосподарських робіт.

При старій системі зрошення поливні ділянки (карти) мали невеликі розміри – до 8-10 га і переважно витягнуту форму; вода на поливні карти подавалась при допомозі постійних картових зрошувачів. Така система зрошення мала ряд недоліків і не відповідала вимогам.

Головними недоліками старої системи зрошення полягали в тому, що ця система перешкоджала високопродуктивному використанню тракторів, комбайнів та інших сільськогосподарських машин. При цьому від 4до 12% поливних земель не використовувалось, будучи занятими постійною мережею зрошувачів. Густа мережа постійних зрошувачів надзвичайно підвищувала загальні втрати зрошувальної води на фільтрацію.

Нова система зрошення, яка полягає в заміні постійних зрошувачів тимчасовими і в укрупненні поливних ділянок, усунула недоліки старої системи і відкрила можливості для кращого використання земель.

Тепер розмір поливних ділянок в районах поливного землеробства з посівом зернових культур повинен бути 40-60 га, в бавовникосіючих районах – 20-40 га.