Севрюгин В.К.

Доктор технических наук

ЛЕКЦИЯ № 1

ВОДОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОБСТАНОВКА И АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ЗАТРАТ ВОДЫ НА ТЕРРИТОРИИ РУЗ

 

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.Уравнение водного баланса по створам водоисточников и коллекторов.

2.Анализ водного баланса орошаемого поля РУз.

3.Влияние длины борозды на КПД и равномерность полива (Кр.)

4. Расчетные оросительные нормы по областям РУз

5.Предложения для повышения КПД полива.

6.Список литературы.

 

Водный баланс основывается на установлении соответствия между поступлением воды на территорию области и ее оттоком за пределы области.

Уравнение водного баланса имеет вид [1]:

П₍₁₎ - П₍₂₎ = Г₍₁₎ , млн.м3/год,

где: П₍₁₎ - приходная часть баланса (поступление воды на территорию);

П₍₂₎ - расходная часть (отток с территории);

Г₍₁₎ - невязка водного баланса

Не вдаваясь детально в приходные и расходные части баланса, отметим, что они базируются как на данных натурных замеров воды по створам водоисточников и коллекторов, так и на расчетных данных, определяющих водопотребление и объем поступления и оттока грунтовых вод. Основные невязки баланса обусловлены неточностью замеров, неточностью расчетов и неточностью учета фактически орошаемых (неучтенных) земель.

Тем не менее, имея балансы по 13 областях, можно проследить их особенности и установить основные соотношения между объемом воды, поступающей на орошаемое поле и объемом воды, отводимом с поля. В водных балансах, кроме ого, учитывается объем сбросной воды, повторно используемой на поливах. По этим данным можно установить КПД орошаемого поля. Эти балансы за 1986-1990 г.г., обобщенные институтом «ВОДПРОЕКТ», показали, что в среднем из 63 км3 воды, подаваемой на поле, продуктивно используется только 27 км3. Остальные 36 км3 представляют поверхностный сток с полей и сток дренажных вод. Часть этой воды используется повторно.

 

Таблица 1. Анализ водного баланса орошаемого поля в Республике Узбекистан

 

№ пп	Объем воды, поступившей на поле, км3	Продуктивно используемая вода, км3	Объем воды, отводимой с поля, км3	Объем повторно используемой воды, км3	КПД поля без учета повторного использова ния воды	КПД поля с учетом повторного использова ния воды
1	63	27	36	8,4	0,43	0,56

 

Если сравнить эти данные с нашими теоретическими расчетами, то можно отметить хорошую сходимость. По нашим данным, при существующей средней равномерности полива вдоль поля Кр= 0,46, КПД равен 0,54. Фактический же равен 0,43 (расхождение - 11%). По данным СНиП, предполагающим подпор воды в конце борозды, КПД равен 0,7 (расхождение27%). То есть, существующий водный баланс достаточно объективно оценивает водохозяйственную обстановку с использование воды на поле.

Если теперь проанализировать расчетные оросительные нормы нетто и брутто по областям Республики Узбекистан (см. табл.2: данные WARMAP, проект 2А, пункт Т3 2.3), то можно отметить, что расчетные (а, следовательно, и планируемые) КПД орошаемого поля по бассейну р.Сырдарьи составляют (за вегетацию) - 0.576, а по бассейну р.Амударьи - 0,534. Поэтому не удивительно, что и фактические данные находятся в этих пределах. То есть, что запланировали, то и получили.

Еще раз отметим, что и фактические, и расчетные КПД бороздкового полива находятся на уровне 0,53 с учетом повторного использования воды. Они отличаются от данных СНиП, где КПД равен 0,7 на 13%. А это значит, что если в хозяйствах кругом будут соблюдать рекомендации СНиП, то повысить КПД можно будет только до 0,7. Естественно, что ориентироваться на это не следует в силу целого ряда объективных причин, не позволяющих придерживаться рекомендаций СНиП. Не секрет, что в настоящее время в силу плохой планировки выдержать рекомендуемую длину борозды более 250 метров весьма сложно, не говоря о длинах в 400 и 800 метров. Поэтому на практике дехкане орошаемую карту, например, в 400-500 м разбивают на 2-3 участка и поливают последовательно. Существует мнение, что при этом повышается КПД и равномерность полива. Для правильного ответа на этот вопрос надо оговорить, как при этом меняется технология полива. То есть, меняются ли при этом расходы воды, подаваемые на первом и последующим участках борозды? Меняется ли соотношение времени добегания  tд ко времени полива каждого участка борозды (Т)? Или ок-арык служит только приемником воды с первого участка для того, чтобы ее подать на второй и т.д. В этом случае мы получаем по существу рассредоточенный полив.

Таблица 2. Средневзвешенные расчетные оросительные нормы по областям Республики Узбекистан на уровень 1990 года

 

Наименование	Оросительные нормы нетто, м3/га			Оросительные нормы брутто, м3/га
	Вегета-ция	Невеге-тация	Годовая	Вегета-ция	Невеге-тация	Годовая
Бассейн р.Сырдарьи
Андижанская	6,6	1,5	8,1	13,6	3,1	16,7
Джизакская	6,6	1,8	8,4	9,3	2,5	11,8
Наманганская	7,7	1,9	9,5	13,0	3,2	16,2
Сырдарьинская	6,4	2,4	8,8	10,3	3,9	14,2
Ташкентская	6,6	0,7	7,3	11,9	1,3	13,2
Ферганская	7,2	2,4	9,5	13,2	4,4	17,6
Средняя по бассейну	6,85	1,8	8,6	11,88	3,07	14,95
Бассейн р.Амударьи
Каракалпакстан	8,5	1,7	10,2	19,4	3,9	23,3
Бухарская	7,0	2,9	9,9	14,9	6,2	21,1
Кашкадарьинская	7,4	2,1	9,5	11,9	3,4	15,3
Навоийская	6,1	2,2	8,3	13,3	4,7	18,0
Самаркандская	6,1	0,7	6,9	11,2	1,3	12,5
Сурхандарьинская	7,8	2,0	9,9	14,3	3,7	18,0
Хорезмская	8,0	2,5	10,5	16,5	5,2	21,7
Средняя по бассейну	7,27	2,01	9,31	14,5	4,06	18,56
Средняя по Узбекистану	7,06	1,91	8,96	13,2	3,56	16,75
КПД (средн.по РУз)	7,06 / 13,2 = 0,534

 

Поскольку теоретической базы для решения задач рассредоточенного полива не существует, попробуем решить эту задачу численным методом. Для этого построим в масштабе упрощенную эпюру увлажнения (в виде треугольника) при поливе борозды длиною OL₁ = 60cм OL₂ = 30 см. Допустим при этом, что конец борозды OL₁ промочился на 12 cм, а начало - на 50 см (см.рис.1).

Сократив длину борозды вдвое, найдем КПД и Кр эпюр увлажнения.

При этом для изначальной длины OL₁  КПД₁= (ОБ * OL₁ )/(0,5*ОА* OL₁ ) = =(12*60)/(0,5*50*80)=720/2000 = 0,36

Для сокращенной борозды получим: КПД₂ = (0,5*Ol₂)/(0.5*OЖ*OL₂);

где: сtg a = ОА/OL₁=50/80=0.625

 ОБ = 12 - задано

 l₂L₂ = 12*tg a= 19.2

 OL₂ = 30+19.2 = 49.2

ОЖ = ОL₂* сtg a=49.2*0.625= 30.75

КПД₂=(12*30)/(0,5*30,75*49,2=0,476

 Рисунок 1.

То есть, КПД₂ больше КПД₁. Но это произошло потому, что изначальный КПД₁ был малым. Сократив длину борозды, мы изменим соотношение безразмерных параметров и КПД₂ повысился. Но он может и понизиться, если изначально выбранный КПД высокий.

Например, изобразив на рисунке 2 в том же масштабе изначальную эпюру увлажнения с длиной добега OL₁, равной отрезку ОL₁ (на рис.1) и, приняв начальную длину борозды ОL₁ = 40 м, - из (рис.2) графически определим, что в начале борозды (точка l₁) промачивание стало равно 24 см = ОБ =l₁Д. КПД₁=(ОБ*Оl₁)/(0.5*ОА*ОL₁)=

 = ((24*40)/(0.5*50*80)=

 = 960/2000 = 0.48

 Для сокращенной борозды Ol₂ = 20 м получим:

КПД₂=(ОБ*Оl₂)/(0.5*ОЖ*ОL₂);

где: сtga = ОА/ОL1=50/80=0.625

 l₂L₂ = 24*tga= 38.4

 ОL₂= 20+38.4=58.4

ОЖ=ОL₂*сtga=58,4*0,625=36,5

КПД₂=(24*20)/(0,5*36,5*58,4)=0,45

 

Рисунок 2

То есть, в этом случае изначальный КПД₁ снизился при сокращении борозды.

Следует обратить внимание, что в первом случае (рис.1) конец борозды у нас промачивался (условно) на 12 см, а во втором - на 24. В первом случае равномерность была равна: Кр₁=12/50=0,244 и при сокращении борозды возросла до значения Кр₂= 12/30,75 = 0,39. Во втором случае (рис.2) равномерность изначально была Кр₁=24/50= 0,488 и стала равна Кр₂ = 24/36,5 = 0,657.

Выводы:

1). При заданном времени полива Т и длине добегания L1 cокращение длины борозды в любом случае приводит к увеличению равномерности полива (Максимальная равномерность будет при нулевой длине борозды, то есть, при поливе без добегания. Это капельный полив и дождевание).

2). Что касается КПД, то при упрощенной эпюре увлажнения его максимальное значение будет равно 0,5. И если изначально он был равен этому значению, то сокращение удлинения борозды снизит КПД, если при этом общее время полива Т и расход, подаваемый в голове первого участка не меняется, а во второй участок подается сначала сбросная вода с первого участка, а затем перебрасывается весь расход, который подавался на первый участок.

3). Если на поливную карту подается расход с заданным гидромодулем, то ороситель рассчитывается на пропуск определенного расхода. Если известна требуемая поливная норма m, период полива Т и орошаемая площадь F, то расход оросителя, подводящего воду к карте, должен быть равен: q = m*F/T. Если этот расход рассредоточить на несколько участков, поделив его поровну на (n) участков, то получим, что на каждый участок площадью F/n будет подаваться расход q/n и в целом норма m не изменится, независимо от того, сколько участков мы будем поливать либо последовательно, либо параллельно. В целом, объем глубинного и поверхностного сброса на большом участке будет равен сумме объемов потерь с каждого маленького участка. И только тогда, когда вся подаваемая вода будет впитываться без стока, поверхностный сток прекратится и вся вода будет фильтроваться вниз, постепенно распространяясь в глубину до требуемого горизонта H (H=m/100 g*D ППВ.)

 

ОБЩИЙ ВЫВОД:

1). Рассредоточенный полив повышает равномерность полива и тем существеннее, чем больше поливных участков польется за поливной период.

2). Рассредоточенный полив повышает КПД только в том случае, если изначально выбранная длина борозды, а, следовательно, и относительное время полива были выбраны не оптимально.

3). При бороздковом поливе, когда скорость водоподачи превышает скорость впитывания, и поэтому на поле наблюдается перемещение фронта воды, достичь одновременно высокого КПД и равномерности невозможно. Увеличение одного приведет к снижению другого.

 

ПРЕДЛОЖЕНИЯ  ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КПД ПОЛИВА.

1. Повысить КПД бороздкового полива можно:

а) За счет создания подпора в конце борозды. Это, собственно, и предусматривают рекомендации СНиП (Н.Т.Лактаев).

б). За счет создания земляных перемычек вдоль борозды, образующих микролиманы. Но в этом случае надо применять поливные машины, как это делается в США (поливные машины «Валлей», либо перейти на дискретный полив и полив переменной струей, используя поливные машины.

в). На малоуклонных и безуклонных землях перейти на джоячный способ полива, как это делали испокон веков дехкане.

2. Перейти на капельный полив или дождевание, как это делают сейчас во всех развитых странах.

 

Как с нами связаться

Вернуться на главную страницу