CC BY
99
УДК 631.1
Э. П. ПАШАЕВ
ЕЩЕ РАЗ О КОЭФФИЦИЕНТЕ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
(Поступила в редакцию 01.04.2015)
Одним из существенных вопросов орошаемого земледе- Reclamation science and practice hitherto oriented that one
лия является анализ режима изменения грунтовых вод of the essential issues of irrigated agriculture is the analysis of
орошаемых земель под влиянием изменения коэффициента changes in the groundwater regime of irrigated lands under the
полезного действия оросительных систем. Влияние ороси- influence of changes in the efficiency of irrigation systems. The
тельных каналов и систем на режим грунтовых вод оро- influence of irrigation canals and systems on groundwater re-
шаемых массивов проявляется при фильтрации воды из gime of irrigated areas is shown in the filtration of water from
каналов, или с орошаемых площадей, степень этого влияния canals or irrigated areas, the degree of this influence depends
зависит не только от режима работы канала, но и от not only on the mode of the channel, but also on other elements
других элементов баланса грунтовых вод, прежде всего от of groundwater balance, especially on the conditions of outflow
условий их оттока и испарения. Фильтрация воды из кана- and evaporation. Filtration of water from canals affects the
лов влияет на положение уровня грунтовых вод, но величи- position of the groundwater level, but the amount of filtering
на фильтрации зависит от высоты этого уровня. Поэтому depends on the height of the level. Therefore, water filtration
фильтрацию воды и положение уровня грунтовых вод сле- and groundwater level should be considered in conjunction.
дует рассматривать во взаимодействии. Повышение зна- Increased efficiency produces corresponding effect of the reduc-
чения КПД дает соответствующий эффект по уменьше- tion of capital expenses for the construction of irrigation sys-
нию капитальных затрат на строительство оросительных tems on each hectare. Therefore, the establishment of efficiency
систем относительно каждого гектара. Поэтому уста- of irrigation systems is critical to the design and construction of
новление КПД оросительных систем имеет решающее зна- irrigation canals and structures. With increased efficiency, the
чение при проектировании и строительстве ирригационных required sizes of structures and canals are reduced respectively,
каналов и сооружений. При повышении значения КПД по- and for the already constructed systems the effect of increased
требные размеры сооружений и каналов соответственно efficiency in this case is shown in the fact that the existing struc-
сокращаются, а для уже построенных систем эффект от tures and canals are able to serve a much larger area of irriga-
повышения КПД в данном случае выражается в том, что tion than that at low efficiency level. уже имеющиеся сооружения и каналы становятся способными обслуживать значительно большую площадь орошения, чем при низком значении КПД.
Введение
Аграрный сектор экономики Азербайджана располагает большим ресурсным потенциалом, но обеспечивает национальный доход в размере 30 % при отвлечении более 70 % занятого населения и 75 % основных фондов. В системе мер, направленных на устранение этой диспропорции, ведущую роль играет ирригация, так как посредством ее воздействия становится возможным достичь стабильных показателей и лучше использовать вовлекаемый ресурс. Известно, что в процессе эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов, вследствие устарения и использования беспрерывно изменяется сопротивление внешним воздействиям в направлении уменьшения и не исключено увеличение влияния внешних воздействий по различным причинам. Поэтому, основной целью исследования является выявление показателей, обеспечивающих рациональное использование орошаемых вод в земледелии и оросительных систем, опираясь на мелиоративную практику с теоретической и методологической точки зрения на примере Самура-Абшеронского канала.
Методы исследования
Существующие оросительные системы в республике в основном неинженерные и полуинженерные характеризуются следующими основными недостатками: недостаточная водообеспеченность орошаемых земель вследствие недостаточной зарегулированности стока источников орошения и оснащенности водозаборными сооружениями; недостаточная развитость (по протяженности) межхозяйственных элементов оросительной сети: слабая армировка сети и недостаточная оснащенность водомерными устройствами; отсутствие противофильтрационной одежды на большей части магистральных и межхозяйственных каналов и почти на всей внутрихозяйственной оросительной сети, приводящее к значительной непроизводительной потере оросительной воды на фильтрацию и ухудшению мелиоративного состояния орошаемых земель; почти полное отсутствие автоматизации, телемеханизации телефонизации водозаборных устройств, водораспределительных узлов, поливных устройств. В процессе проведения исследовательских работ использованы методики о проведении натурных исследований, методы сравнения и анализа аналогических случаев, с целью предсказания вероятных недостатков в период эксплуатации систем и сооружений, используя фондовые материалы эксплуатационных организаций.
Основная часть
Производительность оросительной системы должна отражать не только процесс транспортирования и распределения оросительной воды, но и весь процесс использования ее. Поэтому правильное
определение производительности оросительных систем должно учитывать: все виды потерь воды на всех участках оросительной системы в отдельности и полезное использование ее; фактор продолжительности времени использования воды, оперируя не секундными расходами, а объемом воды за определенный промежуток времени.
Главное звено всего процесса орошения состоит в превращении воды в фактор повышения плодородия почвы, способствующий совместно с другими факторами получению высоких и устойчивых урожаев. Поскольку главным звеном всего процесса орошения является собственно использование воды как фактора плодородия почвы, то забор воды из источника орошения, транспортирование и распределение ее, т.е. доведение ее до места использования, как бы ни был велик по своим масштабам, этот процесс подчиняется основной задаче - орошению [1].
Необходимая для орошения техническая база состоит из совокупности каналов и сооружений, запасов строительных материалов, механизмов и прочего оборудования, позволяющих производить забор воды из источника орошения, транспортирование и распределение ее по всем звеньям оросительной системы. В техническом отношении оросительная система состоит из четырех согласованно действующих звеньев: водозаборного узла, передаточно-распределительной части, внутрихозяйственной части и поливной техники. Чтобы успешно вести борьбу с потерями воды и систематически повышать производительность системы, вся история орошения показывает, что нужно знать, какие потери и на каких участках системы имеют место.
Введение действительно платного водоиспользования на оросительных системах потребовало коренного изменения организационных форм работы оросительных систем на основе договорных взаимоотношений между управлениями оросительных систем и водопользователем. Поэтому в новых условиях, когда стоит задача планомерного применения системы мероприятий по борьбе с потерями воды, в том числе и имеющими временный характер, для ее решения необходимо проводить данные мероприятия за определенный период на всех участках систем [2].
Достаточно подробное рассмотрение имеющихся материалов по потерям оросительной воды по отдельным видам, анализ причин этих потерь показывают, что главным источником потерь оросительной воды являются бесхозяйственное и безответственное распределение и использование её. Для этой цели прежде всего установим следующие основные виды потерь: потери на фильтрацию из магистральных и распределительных каналов; потери на сброс из магистрального и распределительных каналов; потери на фильтрацию из внутрихозяйственной сети; потери на сброс из внутрихозяйственной сети; потери на глубокую фильтрацию из поливного поля; потери на сброс из поливного поля; потери на испарение из поливного поля.
Коэффициент полезного действия (КПД) оросительной системы равен произведению КПД магистрального канала, межхозяйственных распределителей и оросительной сети хозяйства [3]:
По = Пм к Пмх р По хоз- (!)
Коэффициент полезного действия оросительной системы хозяйства равен произведению КПД хозяйственного отвода, внутрихозяйственных распределителей, участковых распределителей и временной сети:
"Лс хоз = Цх о Цех р п р п в * о- (2)
Основные факторы, влияющие на КПД системы: механический состав почвогрунтов, расходы воды в каналах, протяженность, разветвленность каналов (рабочая длина), глубина залегания уровней грунтовых воды, периодичность действия каналов.
В нижеследующей таблице дан расчет возникших в системе потерь воды в соответствии с выбранной методикой и с учетом вышеуказанных показателей и природных условий территорий, по которым проходит Самур-Апшеронский канал, и орошаемых земель, использующих водные ресурсы канала.
Потери воды по Самур-Апшеронскому каналу
№ п/п Виды водопотерь Объем водопотерь
млн.м3/год %
1 Потери на фильтрацию из магистральных и распределительных каналов 8,80 20
2 Потери на сброс из магистральных и распределительных каналов 2,20 5
3 Потери на фильтрацию из внутрихозяйственной сети 13,20 30
4 Потери на сброс из внутрихозяйственной сети 4,40 10
5 Потери на глубокую фильтрацию из поливного поля 6,60 15
6 Потери на сброс из поливного поля 4,40 10
7 Потери на испарение с поливного поля 4,40 10
На основании проведенных исследований установлено, что общий годовой объем водозабора из
Самур-Апшеронского канала составляет 'ь=920 млн. м3, а годовые потери воды из системы состав-
ляют 44,0 млн. м3. Ежегодно из Самур-Апшеронской оросительной системы на орошение используется 520 млн. м3 воды, при этом 'п=520-0-44,0 =474,0 млн.м3. В этом случае общий коэффициент полезного действия (КПД) по системе будет равен:
Лс=1№ПЛ¥Ь= =474/920=0,52.
В зоне влияния объекта исследования допустимая высота уровня грунтовых вод определяется на основании объема потерь воды из системы по нижеследующей методике:
]г = 1-М-<-г1с-(рУР
/7с-100<1-О
где X - коэффициент использования земли (почвы); M - норма орошения, м3/га; г|с - КПД оросительной системы; ср - коэффициент для определения потерь воды от испарения (определяется путем расчета в соответствии с местными условиями); Р - объем атмосферных осадков, м3/га; A-r - определяется в зависимости от типа земель (по А. Н. Костякову).
, „ „4350(1-0,52-0,17) = 3500 „ „„
h = 0,9-^---'—!■-= 4,23ж
0,52-100-20
Как видно, в этих условиях в результате питания оросительной водой и атмосферными осадками, уровень грунтовых вод в зоне влияния Самур-Апшеронского канала повысился на 4,23 метра.
Таким образом, когда установлена методика определения значения КПД оросительной системы и её составных частей, необходимо выявить источники потерь и причины этих потерь с тем, чтобы в соответствии с ними наметить меры борьбы.
Такой КПД, учитывающий суммарно все источники потерь, в том числе и потери, являющиеся результатом бесхозяйственности, определяемые не за единицу времени, а за определенный период, будет учитывать потери воды за счет неиспользования и сбрасывания ее, испарение из почвы и т.д.
Практическое повышение КПД оросительных систем обеспечит экономии оросительных вод. Основные показатели повышения КПД в количественном выражении могут быть представлены по следующим важнейшим линиям: по снижению себестоимости оросительной воды; по экономии оросительной воды; по предотвращению подъема грунтовых вод; по уменьшению объема очистки каналов от наносов и по уменьшению относительных затрат.
Мелиоративная наука и практика до сего времени утверждали, что когда уровни грунтовых вод выше критических глубин, происходит интенсивное испарение грунтовых вод, поднимающихся по капиллярам почв к поверхности. Вместе с грунтовыми водами поднимаются различные по химическому составу соли, ухудшающие мелиоративное состояние почвы.
Поэтому одним из существенных вопросов орошаемого земледелия является анализ режима изменения грунтовых вод орошаемых земель под влиянием изменения производительности (КПД) оросительных систем.
Заключение
Из изложенного выше ясно, что режим грунтовых вод на орошаемой территории находится в коренной зависимости от величины коэффициента полезного действия оросительной системы. Отсюда возникает проблема повышения коэффициента полезного действия оросительных систем как главного средства недопущения подъема уровня грунтовых вод.
Для регулирования режима грунтовых вод путем повышения КПД оросительных систем необходимо произвести анализ потерь воды и их причины во всех звеньях оросительных систем. Это даст возможность определить размеры и очередность мероприятий по повышению КПД систем.
Основные показатели повышения КПД в количественном выражении могут быть представлены по следующим важнейшим линиям: по снижению себестоимости оросительной воды; по экономии оросительной воды; по предотвращению подъема грунтовых вод и выпадению орошаемых земель из сельскохозяйственного оборота; по уменьшению объема очистки каналов от наносов и по уменьшению относительных затрат на строительство оросительных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Костяков, А. Н. Избранные труды / А. Н. Костяков. - М.: Сельхозгиз, 1961. - Т. 1. - 806 с.
2. Натальчук, М. Ф. Эксплуатация гидромелиоративных систем / М. Ф. Натльчук, Х. А. Ахмедов, Б. И. Ольгаренко. - М.: Колос, 1983. - 278 с.
3. Пашаев, Э.П. Влияние хозяйственных условий на оросительную систему / Э. П. Пашаев / Сборник научных трудов №67 Грузинского технического университета. - Тбилиси, 2012. С. 185-187.
