ОРГАНИЗАЦИЯ ОРОШАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

Цель проектирования организации орошаемой территории - обеспечить экономически наивыгоднейшее размещение на мелиорируемой территории севооборотов, полей севооборотов и других сельскохозяйственных угодий, оросительной, водосборно-сбросной и дорожной сети, лесных полос, бригад, населенных пунктов.

В дипломном проекте могут быть использованы пять типов основных севооборотов, традиционно применяемых на орошаемых землях:

· зерновой;

· зернокормовой;

· кормовой;

· овощной;

· полевой.

Все севообороты принимаются восьмипольными. Составы севооборотов по вариантам представлены в исходных данных (см. Приложение 3, таб. 3.6).

Оптимальный размер орошаемого севооборотного участка рекомендуется принимать:

● зерновые и зернокормовые – 800 ÷ 1000 га;

● полевые и кормовые – 600 ÷ 800 га;

● овощные – 300 ÷ 500 га.

При проектировании мелиоративных систем необходимо также учитывать требования по охране природы, потребности других отраслей народного хозяйства (водоснабжения, рыбного хозяйства, водного хозяйства и др.), предусматривать экономное использование водных и земельных ресурсов, возможность внедрения автоматизации и систем телеуправления, механизации сельскохозяйственного производства.

При проектировании мелиоративных систем необходимо стремиться к увеличению коэффициента земельного использования:

(2.1)

где — мелиорируемая площадь нетто, занятая сельскохозяйственными культурами; — мелиорируемая площадь брутто, равная площади нетто плюс площадь отчуждений под каналы, сооружения, дороги, постройки, мелкие выключки внутри мелиорируемых полей, мелиорация которых нецелесообразна.

При составлении проекта орошения должны быть обоснованы: границы и размеры орошаемого массива, севооборотных участков, полей севооборота и поливных участков, размещение и состав хозяйственно-производственных центров и инженерных коммуникаций орошаемого участка с параметрами дождевальной машины.

Для полной увязки организации территории орошаемого участка с параметрами дождевальной машины заданную орошаемую площадь можно изменить в большую или меньшую сторону на 5... 10%.

При поливе ДМ «Фрегат» соотношение сторон, как правило, принимают 1:1, то есть длина и ширина поля равны 21_К.

Длину дождевальных крыльев ДМ «Волжанка» и «Днепр» можно изменять в зависимости от размеров поля.

Выбор схемы расположения оросительной сети в плане зависит от места положения источника орошения, рельефа участка, параметров и условий работы дождевального агрегата.

В закрытой оросительной сети можно выделить следующие звенья: магистральный или главный трубопровод (МТ или ГТ), распределительные трубопроводы различных порядков (РТ-1, РТ-2, РТ-1-1, РТ-1-2 и т. д.), полевые трубопроводы (11Т). Магистральный трубопровод транспортирует воду от места водозабора до орошаемого массива и распределяет ее между распределительными трубопроводами первого порядка (межхозяйственными или хозяйственными). Из распределителей первого порядка вода поступает в распределители второго порядка (хозяйственные или внутрихозяйственные). Из распределительных трубопроводов последнего порядка (иногда называемых участковыми — УТ) вода идет в полевые трубопроводы с гидрантами, а потом к дождевальным или поливным устройствам.

Когда закрытая оросительная сеть обслуживает большую площадь, включающую несколько хозяйств, для удобства целесообразно выделять межхозяйственные распределительные (МХТ) и хозяйственные (ХТ) трубопроводы, которые, в свою очередь, могут быть также различных порядков.

Из условий увязки с организацией орошаемой территории в плане оптимальной формой границ (прямоугольной), техникой полива дождеванием, при которой дождевальные устройства характеризуются определенными линейными и площадными параметрами, звенья закрытой оросительной сети следует располагать, как правило, под прямым углом относительно друг друга. Число звеньев, входящих в состав закрытой сети, непостоянно и зависит от конкретных условий орошаемого массива и типа дождевальных устройств.

Оросительные системы с закрытой оросительной сетью, как правило, строят автономно в пределах одного хозяйства, севооборотного участка или отдельного участка. Закрытую сеть обычно располагают по двум основным схемам: с односторонним и двусторонним расположением полевых трубопроводов по отношению к распределительному трубопроводу (рис.2.1.).

Рис. 2.1. Основные схемы расположения закрытой оросительной сети

А, Б – с односторонним расположением полевых трубопроводов;

В, Г – с двухсторонним расположением полевых трубопроводов;

1 – насосная станция; 2 – главный трубопровод;

3 – распределительный трубопровод; 4 – полевые трубопроводы.

Предпочтение той или иной схеме расположения закрытой оросительной сети в пределах одного севооборотного участка отдают в зависимости от рельефа местности, размеров участка, технологии полива.

Полевые трубопроводы могут быть тупиковыми или закольцованными. Выбор той или иной схемы сети зависит от конфигурации и размеров орошаемых участков, рельефа поверхности, направления перемещения дождевальной техники при поливе. Как правило, крылья дождевальных машин при поливе размещают под прямым углом к полевым трубопроводам. В неблагоприятных рельефных условиях, например при повышенных уклонах, дождевальные крылья желательно располагать вдоль общего направления горизонталей. Таким образом, на участках, вытянутых вдоль источника орошения, полевые трубопроводы целесообразно размещать поперек общего направления горизонталей местности. В свою очередь распределительные — в направлении горизонталей местности, то есть по односторонней схеме; на участках, вытянутых перпендикулярно источнику орошения, а также с примерно равными сторонами, но с повышенными или пониженными отметками вдоль их середины, чаще применяют двустороннюю схему.

Наиболее целесообразное решение при выборе схемы закрытой оросительной сети можно принять в результате технико-экономического сравнения их вариантов. Чаще всего выбор схемы расположения закрытой оросительной сети определяют полевые трубопроводы, на долю которых приходится 70...80% всей протяженности сети. Расположение полевых трубопроводов по наибольшему уклону дает экономию капитальных затрат благодаря уменьшению их диаметров, снижению массы труб и арматуры, облегчению монтажа трубопроводов, позволяет в большей степени использовать естественный напор в трубопроводах, создает лучшие условия для работы дождевальных устройств на поливе. Диаметр полевых трубопроводов можно уменьшить при заданных расходах увеличением скорости движения воды в них или кольцеванием ветвей полевых трубопроводов, которые в процессе полива могут работать в соответствии с принятым режимом орошения поочередно. Обычно верхним пределом скоростей в асбестоцементных трубах, наиболее широко применяемых в закрытых оросительных системах, считается 2,5...3 м/с. Минимальные скорости воды в трубопроводах должны быть не менее 0,8... 1 м/с из условий предотвращения их заиления. В длинных трубопроводах скорости обычно принимают 1...1,5 м/с, что обосновывается технико-экономической целесообразностью.

Длина полевых трубопроводов определяет расстояние между распределительными трубопроводами, что влияет на отдельную протяженность последних. Поэтому необходимо стремиться к увеличению длины трубопроводов, но без ущерба для условий их эксплуатации и с учетом допустимых рабочих напоров в них.

Практика показывает, что длина полевых трубопроводов может составлять 500...3000 м при условии обслуживания одним полевым трубопроводом, не более двух-трех полей севооборота.

На оросительных системах с закрытой сетью при поливе дождеванием расстояния между полевыми трубопроводами зависят от параметров дождевальных устройств. Рекомендуется проектировать полевые трубопроводы из условий двухстороннего командования. В этом случае расстояние между ними равно двойной длине полосы увлажнения дождевальным устройством с одной позиции.

Ниже рассмотрены особенности проектирования оросительной сети при поливе различными дождевальными устройствами.

Полив ДМ «Фрегат».

Рис. 2.2. План участка закрытой оросительной сети, поливаемого

дождевальной машиной «Фрегат»

1 – насосная станция; 2, 3, 4 – трубопроводы главный, распределительный и полевой; 5 – распределительный колодец с задвижкой; 6 – гидрант; 7 – лесополосы;

8 – границы полей; 9- вантузы; 10 – полевые и эксплуатационные дороги;

11 – номер поля и его площадь нетто.

Многоопорная автоматизированная дождевальная машина кругового действия «Фрегат» работает с забором воды из гидрантов на закрытой оросительной сети или непосредственно из скважин и предназначена для полива зерновых, овощных и технических культур, сенокосов и культурных пастбищ при уклоне поверхности земли до 0,05. Она представляет собой движущийся по кругу трубопровод, установленный на А-образных колесных опорах-тележках (рис. 2.3). Машина состоит из центральной неподвижной опоры, водопроводящего трубопровода с дождевальными аппаратами и сливными клапанами, самоходных опор велосипедного типа, системы автоматической синхронизации скорости движения и систем механической и электрической защиты установки от поломок.

Рис. 2.3. Схема полива дождевальной машиной «Фрегат» (вид сбоку)

1 – закрытый трубопровод; 2 – гидрант; 3 – дождевальное крыло водопроводящего трубопровода; 4 – самодвижущаяся тележка; 5 – среднеструйные и дальнеструйные насадки.

Движение установки осуществляется гидроприводами, установленными на каждой самоходной тележке и использующие энергию воды, подаваемой на орошение. Всего на водопроводящем 16-ти опорном трубопроводе, например, расположено 49 среднеструйных аппаратов и один концевой дальнеструйный аппарат с радиусом действия 30-35 м.

Водопроводящий трубопровод машины (рис. 2.3) изготовлен из стальных труб с цинковым покрытием и располагается на высоте 2,2 м от поверхности земли. Служит он для подачи воды в дождевальные аппараты, выполняя роль связывающего звена между опорными тележками. Расстояние между тележками составляет 24,7 м. Тележка состоит из тросовой опоры, колес и системы гидравлического привода с механизмом регулирования скорости движения тележек машины. Дождевальные аппараты предназначены для создания искусственного дождя низкой интенсивности. На концевой части трубопровода устанавливается дальнеструйный дождевальный аппарат, который включается в работу в зоне полива углов орошаемого участка, снижая процент не политых углов поля.

Расчет техники полива:

1. Средняя интенсивность дождя:

(2.2)

где Q – расход дождевальной машины, л/с;

l - длина поливного крыла, м;

- средняя ширина захвата дождём в стационарном положении (50 м);

- путь машины за 1 мин ( .

2. Продолжительность полива:

(2.3)

где m – поливная норма, м /га;

- площадь, увлажняемая с одной позиции, га;

Q – расход дождевальной машины, л/с;

- сезонный коэффициент использования времени на поливе (0,85).

Полив дождевальной машиной «Днепр».

Рис. 2.4. План участка закрытой оросительной сети, поливаемого

дождевальной машиной «Днепр»

1 – насосная станция; 2 – хозяйственный (полевой) трубопровод; 3 – гидрант; 4 – машина «Днепр»; 5 – электростанция; 6 – главный трубопровод; 7 – распределительный трубопровод; 8 – границы полей; 9 – полевые и эксплуатационные дороги;

10 – номер поля севооборота и его площадь (нетто); 11 – лесополосы;

12 – сбросной колодец; 13 – колодец с ремонтной задвижкой; 14 – вантуз.

ДМ «Днепр» (ДФ-120) фронтального действия предназначена для полива различных сельскохозяйственных культур, в том числе и высокостебельных на участках с уклоном не более 0,02. Представляет собой трубопровод с открылками и дождевальными насадками, уложенными на опорные тележки (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Широкозахватная дождевальная машина «Днепр»:

а – вид спереди; б – вид сбоку;

1 – хозяйственный (полевой) трубопровод; 2 - гидрант; 3 – водозаборные устройства; 4 – водопроводящий трубопровод; 5 – дождевальный аппарат «Роса – 3»; 6 – машина.

Машина работает позиционно с забором воды от гидрантов напорной сети. Водопроводящий трубопровод 4 состоит из соединительных труб, оборудованных сливными клапанами и двух водозаборных устройств 3. Дождевальная машина подключается к гидрантам закрытой оросительной сети 2, которые установленные через 54 м. Дождевальная машина работает позиционно. Она забирает из поливного трубопровода 120 л/с воды с напором у гидранта 45 м и поливает на позиции площадь около 2,5 га (ширина захвата 460 м). После того как дождеватель выдал нужное количество воды на эту площадь, полив прекращается.

На каждой позиции дождеватель стоит в зависимости от величины поливной нормы. При норме 100 м /га длительность стоянки должна быть 35 минут. Увеличение нормы полива требует пропорционального увеличения времени стоянки.

Расчет техники полива:

1. Средняя интенсивность дождя:

(2.4)

где Q – расход дождевальной машины, л/с;

l и b - длина (352-460) и ширина (54) полосы увлажнения с одной позиции, м.

2. Продолжительность полива:

(2.5)

где m – поливная норма, м /га.

3. Производительность дождевальной машины за сезон:

(2.6)

где T – продолжительность поливного сезона, сут;

t – количество часов работы за сутки;

C – доля часов работы на поливе за сутки (С= ;

- сезонный коэффициент использования времени на поливе (0,83);

- средневзвешенная оросительная норма, м /га;

- коэффициент испарения поливной воды (1,2-1,3).

4. Количество дождевальных машин для полива севооборота:

(2.7)

F - площадь нетто севооборота, га.

Полив ДКШ-64 «Волжанка».

Дождевальная машина (рис.2.6а) предназначена для полива сельскохозяйственных культур сплошного и рядового посева, кроме высокостебельных.

Применяют её на ровных участках с уклонами до 0,02. В состав машины входят два самостоятельных поливных крыла с шириной захвата 400 м каждое; работают они позиционно, с фронтальным перемещением с позиции на позицию. Дождевальное крыло 3 – это трубопровод, на котором жестко закреплены 32 металлических колеса 4 диаметром 191 см. В центре крыла находится приводная тележка с одноцилиндровым карбюраторным двигателем внутреннего сгорания «Дружба-4» 5, вращение от которого передается к водопроводящему трубопроводу с ходовыми колесами. На трубопроводе имеется 30 среднеструйных дождевальных насадок 6.

Дождевальный трубопровод 3 работает от гидрантов оросительных трубопроводов 2, установленных на расстоянии 18 м друг от друга, что соответствует ширине захвата машины. Установка предназначена для полива сельскохозяйственных культур высотой не более 0,8-1 м.

Проектный расход воды двумя крыльями 62,7 л/с. Напор на гидранте 35-40 м. Интенсивность дождя 0,25-0,30 мм/мин. Площадь, обслуживаемая за сезон, 70-100 га. Один человек обслуживает 2-3 установки.

Полив ведут по нескольким схемам (рис. 2.6б). По одной из них, машина до середины поля движется в рабочем состоянии, а затем холостым ходом до конца поля. В обратном направлении до середины поля - в рабочем состоянии, а от середины до начала поля – в холостом. При работе по этой схеме машина перемещается по сухому полю. Один человек управляет передвижением двух установок (4 крыла), то есть расходом воды 125 л/с.

Рис. 2.6. Схема полива дождевальной машиной «Волжанка»:

а – вид сбоку; б – план;

1 – закрытый напорный трубопровод; 2 – гидрант; 3 – дождевальное крыло;

4 – колеса и направление перекатывания; 5 – двигатель для передвижения

дождевального крыла; 6 – среднеструйные дождевальные аппараты;

7 – площадь, поливаемая с одной позиции.

Машина «Волжанка» оборудована среднеструйными дождевальными аппаратами ДКШ-64.00.60 и «Роса-2». Они состоят в основном из пластмассовых деталей, работают по кругу и по сектору. Дальность полёта струи – 19 – 21,4 м.

Технология полива следующая. Крыло присоединяют с помощью соединительного устройства к гидранту, открывают гидрант, после чего вода поступает в дождевальное крыло. Давление воды в нём постепенно повышается, сливные клапаны автоматически закрываются, а вода под давлением начинает выливаться через дождевальные аппараты в виде дождя. Аналогичным образом присоединяют и пускают в работу второе крыло.

Закончив полив на одной позиции, гидрант закрывают, отсоединяют крыло и ждут, когда вся вода сойдет из трубопровода через сливные клапаны. После этого крыло машины перекатывают при помощи приводной тележки на следующую позицию, подравнивают, присоединяют к гидранту и открывают его.

Расчет техники полива:

1. Средняя интенсивность дождя:

(2.8)

где Q – расход дождевальной машины, л/с;

l и b - длина и ширина полосы увлажнения с одной позиции, м.

2. Продолжительность полива:

(2.9)

где m – поливная норма, м /га.

3. Производительность дождевальной машины за сезон:

(2.10)

где T – продолжительность поливного сезона, сут;

t – количество часов работы за сутки;

C – доля часов работы на поливе за сутки (С= )

- сезонный коэффициент использования времени на поливе (0,83);

- средневзвешенная оросительная норма, м /га;

- коэффициент испарения поливной воды (1,2-1,3).

4. Количество дождевальных машин для полива севооборота:

(2.11)

F - площадь нетто севооборота, га.

ВЫБОР ТЕХНИКИ ПОЛИВА И ПЛАНОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Выбор техники полива осуществляется на основе способа полива. В данном разделе рассмотрен наиболее широко распространенный на Украине способ полива дождеванием. В связи с этим выбор техники полива сводится к выбору дождевальной машины и размещению оросительной сети в пределах севооборотного участка.

Выбор дождевальной техники производится по следующим параметрам:

а) техническая характеристика машины (расход, ширина захвата дождем, площадь орошения и т.д.);

б) климатические характеристики участка (дефицит влажности);

в) геоморфологические характеристики участка (уклон местности);

г) биологическая характеристика культур (высота надземной части растений, расчетная глубина корнеобитаемого слоя);

д) хозяйственная характеристика участка (минимальная ширина и конфигурация участка).

Исходными данными для выбора дождевальной техники служат:

● климатические характеристики (см. Приложение 3, табл. 3.1);

● топографический план местности в горизонталях со сложившейся конфигурацией полей;

● технические характеристики и условия применения дождевальной техники, указанные в данных МУ.

На основании имеющихся исходных данных студент самостоятельно принимает решение о наиболее приемлемом, с его точки зрения, типе дождевальной техники (модификации ДМ). Затем обосновывает это решение и определяет плановое положение оросительной сети. Руководствуясь требованиями соответствующих ДБН, а также принятым севооборотом, учитывая при этом оптимальные размеры полей рекомендованных для данного севооборота (см. Приложение 2, табл. 2.1) /1/. Плановое положение оросительной сети определится исходя из размещения существующих лесополос, дорог и других линейных и площадных сооружений существующих на полях севооборота.

Обоснованием правильности размещения ДМ и планового положения ОС являются поперечные разрезы по орошаемому участку, выполняемые студентом на основании данных топографических промеров.

Расположение в плане проектируемых линейных сооружений (каналов, дорог, линий электропередач) необходимо принимать с учётом рельефа, инженерно-геологических и гидрогеологических условий, требований рациональной организации сельскохозяйственного производства, существующих дорог, подземных и наземных инженерных коммуникаций.

Границы землепользования и севооборотных участков надлежит предусматривать по возможности прямолинейными с учетом существующих и проектируемых каналов, трубопроводов, линий электропередач, дорог. Поля севооборотов должны иметь, как правило, прямоугольную форму.

Отступление от этих требований допускается в условиях сложного рельефа местности и примыкания к естественным границам (реки, озера, овраги).

При необходимости допускается изменение и границ землепользования, при этом должен быть разработан проект нового межхозяйственного землеустройства.