CC BY
45
Information about the authors Schedrin Vyacheslav Nikolaevich - academician of Russian agricultural sciences academy, Doctor of Technical Sciences, professor, manager of Russian Research Institute of Melioration Problems (Novocherkassk). Phone: 8(8635) 22-75-36, 8-903-402-47-80.
E-mail: [email protected]
Balakay Georgy Trifonovich - Doctor of Agricultural Sciences, professor of Russian Research Institute of Melioration Problems, deputy manager of science, head of the department of irrigated lands’ development and application (Novocherkassk). Phone: 8(8635) 22-75-36, 8-903-402-47-80. E-mail: [email protected]
УДК 626.82.001.63:631.67 «5»
АНАЛИЗ ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУСТАЦНОНАРНОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОРОШЕНИЯ
© 2010 г. С. М. Васильев, А.В. Акопян, М. А. Щедрин
Приведен сравнительный анализ формирования основных показателей, определяющих режим работы и расходы воды на каналах оросительной сети при регулярном, циклическом и периодическом орошении в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса.
Ключевые слова: регулярное орошение, циклическое орошение, периодическое орошение, оросительная сеть, обеспеченность дефицита водного баланса, технология орошения, гидромодуль.
The comparative analysis of the formation of highlights which define mode of operation and water consumption in irrigation network canals at regular, cyclic and periodical irrigation during the years of different provision shortage of water balance is given.
Key words: regular irrigation, cyclic irrigation, periodical irrigation, irrigation network, provision shortage of water balance, technology of irrigation, water duty.
Для рационального использования водных ресурсов в условиях платы за предоставляемые государственные услуги по подаче воды сельхозтоваропроизводителям, предотвращения негативных последствий долговременного орошения, сохранения плодородия требуется создание принципиально новых экологически безопасных, ресурсосберегающих технологий орошения. При этом одним из важнейших условий является снижение расхода воды на единицу произведенной продукции [1, 2].
Наиболее перспективными с этих позиций на сегодняшний день для условий Ростовской области являются технологии циклического и периодического орошения, разработанные научно-исследовательскими подразделениями ФГНУ «РосНИИПМ».
Циклическое орошение - выборочное орошение полей мелиорируемых земель в зависимости от системы земледелия, структуры севооборота и плодородия почвы.
Периодическое орошение - выборочное орошение полей мелиорируемых земель в зависимости от влагообеспеченно-сти года.
Технология орошения - совокупность операций и приемов регулирования водновоздушного и мелиоративного состояния почв при возделывании сельскохозяйственных культур на орошении. Определяет исполнителей и материальные ресурсы, операции и приемы, необходимые для осуществления данного процесса с учетом климатических, почвенных, геоморфоло-
гических, гидрологических, агробиологических, водохозяйственных и техникоэкономических показателей [3].
Данные технологии орошения в сравнительно усеченном и фрагментарном виде находят применение во многих странах, испытывающих острый дефицит оросительной воды, но без должного научного обеспечения и понимания происходящих процессов и явлений. Однако они автоматически обеспечивают экономию водных, энергетических и материальных ресурсов при повышении урожайности сельскохозяйственных культур на 20-30%.
Между тем, технология циклического орошения влечет за собой некоторые кардинальные изменения не только в существующих ресурсосберегающих технологиях орошения, но и в идеологии проектирования оросительных систем (ОС). Это поясняется при проведении сравнительного анализа расчетных показателей эксплуатационных режимов работы оросительных систем при регулярном и циклическом орошении.
По мнению ученых и практиков, для каждого региона развития оросительных мелиораций должны быть разработаны «свои», местные параметры для проектирования и эксплуатации оросительных систем, способствующие максимальной отдаче поливного гектара при наименьших материально-технических затратах и сохранении экологического состояния орошаемых земель [4]. Задача выбора экономически обоснованной расчетной водо-обеспеченности мелиоративных систем в Ростовской области в таких условиях остается нерешенной.
В области перспективное планирование осуществляется в основном на обеспеченность 25% дефицита водного баланса (ДВБ). Вопрос о расчетной обеспеченности орошения и связанной с этим капитальности оросительных сооружений и урожайности сельскохозяйственных культур разработан все еще недостаточно, хотя Ростовская область и является относительно старым районом развития орошения.
На основании рассмотренных в статье [5] подходов к реализации оросительных мелиораций, был проведен сравни-
тельный анализ формирования основных показателей, определяющих режим работы и расходы воды на каналах оросительных систем (ОС) при регулярном и циклическом орошении с периодическим. Расчеты таких показателей, как гидромодуль орошаемого массива, объем водоподачи, расчетный расход нетто севооборотного участка, объем уменьшения потребления воды по всей площади орошения во влажные годы и площадь орошения для регулярного, циклического и периодического орошения проводились по формулам, представленным в этой же работе [5, табл. 2].
Исключение составила формула расчета величины гидромодуля орошаемого массива, позволяющая только теоретически оценить потребность в воде регулярно и циклически орошаемого массива. Для сравнительного анализа мы сразу определяли ориентировочный расчетный гидромодуль (без учета потерь в проводящей оросительной сети) с учетом формулы НС. Ерхова [6].
Все расчеты были проведены: для влажного года - 95% обеспеченности дефицита водного баланса, средневлажного -75%, среднего - 50%, среднесухого - 25% обеспеченности.
В соответствующих расчетах учитывалось, что года с различной увлажненностью повторяются с различной вероятностью. Влажный год (95% обеспеченности) повторяется с вероятностью не реже одного раза в 20 лет, среднесухой (25%) и средневлажный (75%) - не реже чем один раз в четыре года, средний (50%) - раз в 2 года. Один раз в 20 лет на всей территории области вероятно наступление засухи.
Анализ основных показателей, определяющих проектные параметры каналов оросительной сети, при регулярном и циклическом орошении проиллюстрируем данными полевых исследований в ОПХ «Семеновод» Багаевского района Ростовской области. Общая площадь нетто семипольного регулярно орошаемого севооборота 203 га (рис. 1 а). Грунтовые воды залегают не глубже 3 м. Оросительная система - закрытая (г|=0,98). Состав культур и оросительные нормы при различной
обеспеченности ДВБ, по данным ФГНУ «РосНИИПМ», представлены в таблице 1.
Ростовская область, Багаевский район, координаты местности: 47°06'23.24" С 4Г04Ч0.36" В Рис. 1. Регулярно и циклически орошаемые севообороты: а — регулярно орошаемый севооборот; б - циклически орошаемый севооборот;
О - орошаемое поле; Б - богарное поле;
Д-дополнительные площади периодического орошения
Для наглядности расчетов площадь циклически орошаемого севооборота также составляет 203 га. В богарном цикле находятся 3 поля, в орошаемом - 4 поля (рис. 1 б).
Таблица 1
Нормы водопотребности (нетто) сельскохозяйственных культур (средневзвешенные значения) севооборота для условий Ростовской области (мм) 11|
Культуры Доля культуры в севообороте Обеспеченность дефицита водного баланса, %
95 75 50 25
Многолетние травы 2/7 72 262 380 460
Озимая пшеница 1/7 50 133 176 240
Кукуруза на силос 1/7 52 149 220 280
Яровые зерновые 1/7 29 69 117 160
Соя на зерно 1/7 28 140 289 300
Кормовая свекла 1/7 80 163 240 374
Кукуруза на зерно - 66 168 260 360
На площадях периодического орошения была расположена кукуруза на зерно.
По данным таблицы 2 видно, что в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса оросительные нормы снижаются, и на площадях регулярного и циклического орошения остаются неиспользованные лимиты оросительной воды, которой хватит для орошения дополнительной площади периодического орошения (рис. 1 а, б).
При определении возможной площади периодического орошения исходим из следующих соображений. Каждый водопользователь вне зависимости от складывающихся погодных условий будет полностью забирать и использовать полученную по платной государственной услуге воду. При сокращении расхода воды на площадях регулярного и циклического орошения в относительно влажные годы и периоды вода должна использоваться для полива дополнительных площадей, расположенных в границах мелиоративной системы. Это позволит стабилизировать водоподачу, упростить водораспределение и приведет к резкому уменьшению сбросных расходов. Сокращение во влажные годы водозабора из источников орошения нецелесообразно, так как ведет к увеличению непроизводительных неплановых пропусков и неполному использованию выделенного лимита воды по бассейновым схемам, увеличению платы за поданную воду, т.к. заполнять каналы оросительной сети все же придется в должном объеме [4].
Площадь циклически орошаемых полей в структуре севооборота — величина динамическая, которая зависит от текущего состояния почв, ротации севооборота, принятой системы земледелия, и подлежит корректировке после завершения очередного поливного сезона. Из данных таблицы 2 видно, что возможная площадь полива дополнительных площадей за счет неиспользованного лимита оросительной воды при регулярном орошении в годы 50, 75 и 95% обеспеченности ДВБ соответственно составит 52, 185,6 и 814,7 га. При цикличе-
ском орошении в эти же годы обеспеченности ДВБ площадь периодического орошения может составить, соответственно 30, 106 и 465 га.
Как показывают расчеты, водоподача при циклическом орошении, зависящая от числа полей, переведенных в богарный цикл, по сравнению с регулярным орошением в различные годы обеспеченности ДВБ снижается на 50...60%. Корректировка величины водоподачи позволит оценить воздействие поливных вод на почву в течение цикла орошения и произвести подбор оптимального варианта мобильной оросительной системы для каждого циклически орошаемого поля севооборота.
Лимитирующим фактором при проектировании оросительной сети выступают гидромодули. Расчетные гидромодули предусматривают определенную структуру посевов, увязку поливов с послеполивными обработками растений и соответственными определенными межполивными интервалами [7].
Величина расчетного гидромодуля, как при регулярном, так и при циклическом орошении, изменяется в зависимости от влагообеспеченности года. И как показывают расчеты, в различные годы обеспеченности ДВБ разница между значениями гидромодуля при регулярном и циклическом орошении составляет до 50%. Эта величина оказывает существенное влияние на конструктивные параметры внутрихозяйственной оросительной системы. А этот факт в свою очередь отражается на стоимости строительства оросительной сети.
Стоимость строительства ОС в пересчете на 1 га поливных земель в зависимости от ДВБ при регулярном и циклическом орошении из труб напорных из полиэтилена ПЭ-80 (ГОСТ Р 52134-2003) в ценах 2006 г. представлена в таблице 3.
Как видно из таблицы 3, стоимость строительства оросительной сети при циклическом орошении в годы различной обеспеченности ДВБ выгоднее, чем при регулярном орошении.
Табл и ца 2
Результаты расчетов показателей эксплуатационных режимов работы оросительных систем
при регулярном и циклическом орошении
Показатель Обеспеченность дефицита водного баланса, % Зависимости для расчета основных параметров ОС
регулярное орошение регулярное с периодическим орошением циклическое орошение циклическое с периодическим орошением
Расчетный гидромодуль, л/с га 25 0,508 0,535 0,258 0,299
50 0,370 0,394 0,227 0,243
75 0,226 0,243 0,136 0,138
95 0,033 0,041 0,033 0,037
Объем водоподачи, м 25 672918,4 0 384524,8 0
50 533245 140029 304711,4 79895
75 348592 324593 199195,4 185200,2
95 113337 559878 64764 319461,5
Расчетный расход нетто для севооборотного участка, л/с 25 57,8 57,8 33 33
50 45,8 61,8 26,1 35,3
75 29,8 67 17 38,2
95 9,9 74 5,6 42,2
Объем уменьшения потребления воды по всей площади 3 орошения во влажные годы, м 25 0 - 0 -
50 137228 78297
75 318101 181496,2
95 548680 313072,3
Площадь орошения, га 25 203 0 116 0
50 255 146
75 388,6 222
95 1017,7 581
Таблица 3
Стоимость строительства оросительной сети при регулярном, циклическом и периодическом орошении
Показатели Обеспеченность ДВБ, % Регулярное орошение Циклическое орошение Периодическое орошение, в % от регулярного и циклического
Строительство оросительной сети, руб/га 25 12888,2 9660 -
50 - 8680 26
75 - 8175,8 91
95 - 8175,8 401
Быводы
Исходя из сравнительного анализа таких параметров, как расчетный гидромодуль, объем водоподачи, расчетный расход нетто для севооборотного участка, приведенных в таблице 2, следует, что при реализации стратегии циклического и периодического орошения, идеология проектирования ОС нового поколения должна
быть основана на блочно-модульном принципе компоновки внутрихозяйственной оросительной сети, что позволит на 40-50% уменьшить общую потребность в строительных материалах, а при строительстве закрытой ОС на 30-40% сократить потребность в земляных и монтажных работах.
Литература
1. Щедрин, В.Н. Стратегия использования орошаемых земель в современных условиях / В.Н. Щедрин // Мелиорация и водное хозяйство. - 2003. - № 3. - С. 45—51.
2. Щедрин, В.Н. Как восстановить и сохранять природное плодородие черноземов / В.Н. Щедрин, Н.П. Бредихин, H.H. Бредихин // Мелиорация и водное хозяйство. - 1998. -№ 2.-С. 33-35.
3. Васильев, С.М. Повышение устойчивости и эффективности использования агроландшафтов аридной зоны в условиях постоянного и циклического орошения // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки. — 2006. — 364 с.
4. Ольгаренко, Г.В. Развитие научного обеспечения в области сельскохозяйственного водоснабжения / Г.В. Ольгаренко, A.A. Алдошкин // Мелиорация и водное хозяйство. -2006.-№ 1.-С. 35-36.
5. Щедрин, В.Н. Новая стратегия оросительных мелиораций - циклическое орошение / В.Н. Щедрин, С.М. Васильев, Т.П. Андреева // Вопросы мелиорации. - 2008. -№3-4.-С. 7-20.
6. Ерхов, Н.С. Сельскохозяйственная мелиорация и водоснабжение / Н С. Ерхов, B.C. Мисенев, Н.И. Ильин. -Москва: Колос, 1983. - 351 с.
7. Акопян, A.B. Расчёт гидромодуля при циклическом орошении с помощью теории дробно-линейного программирования / A.B. Акопян // Вопросы мелиорации. - 2009. -№ 1-2. - С. 49-52.
Сведения об авторах Васильев Сергей Михайлович - д-р техн. наук, доцент, заместитель директора по науке Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации (г. Новочеркасск). Тел. 8(8635) 26-51-15. E-mail: [email protected]
Акопян Александра Васильевна — старший научный сотрудник, аспирантка Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации (г. Новочеркасск). Тел. 8(8635)26-65-00.
Щедрин Михаил Алексеевич - младший научный сотрудник, соискатель Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации (г. Новочеркасск).
Тел. 8(8635) 26-65-00.
Information about the authors Vasiliev Sergey Mikhailovich - Doctor of Technical Sciences, assistant professor, deputy director of science Russian Research Institute of Melioration Problems (Novocherkassk).
Phone: 8(8635) 26-51-15. E-mail: [email protected]
Akopian Alexandra Vasilievna - senior member of scientific staff, post-graduate student, Russian Research Institute of Melioration Problems (Novocherkassk).
Phone: 8(8635) 26-65-00.
Schedrin Mikhail Alexeevich - junior member of scientific staff, applicant, Russian Research Institute of Melioration Problems (Novocherkassk). Phone: 8(8635) 26-65-00.
УДК 633.18.001.76:626.82.82.003.12
МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И НЕОБХОДИМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ПРОИЗВОДСТВА РИСА НА ЮГЕ РОССИИ
© 2010 г. Г. Т. Балакай, О.А, Борешевская* М. С Миронченко
Приведен анализ мелиоративного состояния рисовых оросительных систем, а также необходимые мероприятия по увеличению производства риса на Юге России. Определены приемы регулирования технического состояния системы и почвенно-мелиоративные мероприятия на рисовых оросительных системах. Предложены пути улучшения мелиоративной обстановки на рисовых оросительных системах.
Ключевые слова: рис, рисоводство, мелиорация, рисовая оросительная система, мелиорация рисовых чеков, засоление, плодородие почв, техническое состояние рисовых оросительных систем.
The analysis of meliorative state of rice irrigative system and also required actions for increasing rice production in the south of Russia is given. The methods of regulation of technical state of the system and meliorative actions on the rice irrigative systems are defined. The ways improving meliorative situation on the rice irrigative system are offered.
Key words: rice, rice-growing, melioration, rice irrigative system, melioration of rice fields, salinization, fertility of soils, technical state of rice irrigative system.
Рисоводческая отрасль Российской Федерации является неотъемлемой частью зернового агропромышленного комплекса и занимает важное место в его социально-экономической сфере.
Максимального развития отечественное рисоводство достигло в 80-е годы
прошлого столетия, когда оыл создан уникальный и высокоэффективный рисоводческий комплекс, отвечающий самым современным мировым требованиям, обеспечивающий устойчивое функционирование отрасли и позволяющий полностью удовлетворять потребности населения нашей
