Состояние и пути повышения технического уровня оросительных систем на Юге России Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 626.82.001.76

Ю. М. Косиченко, Г. А. Сенчуков, А. С. Капустян (ФГБНУ «РосНИИПМ»)

СОСТОЯНИЕ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ЮГЕ РОССИИ

В статье дан краткий анализ состояния оросительных систем Юга России и сделан вывод о низком техническом уровне большинства из них. Принятие решения о необходимости реконструкции и модернизации оросительных систем предлагается проводить на основе оценки соответствия потребительских качеств оросительной системы современному техническому уровню. Предлагается алгоритм выбора варианта реконструкции и модернизации оросительной системы.

Ключевые слова: технический уровень оросительной системы, реконструкция и модернизация оросительной системы, комплексная реконструкция оросительной системы.

Yu. M. Kosichenko, G. A. Senchukov, A. S. Kapustyan (FSBSE «RSRILIP»)

STATE AND WAYS TO IMPROVE THE TECHNICAL LEVEL OF IRRIGATION SYSTEMS IN THE SOUTH OF RUSSIA

The paper gives brief analysis of the state of irrigation systems in the South of Russia and concluded the low technical level for most of them. Decision making about the need of reconstruction and modernization of the irrigation systems is offered to realize by the conformance evaluation of consumer qualities of the irrigation system to the modern technical level. Algorithm for alternative choice of reconstruction and modernization of irrigation system is offered.

Keywords: technological level of irrigating system, reconstruction and modernization of irrigating system, complex reconstruction of irrigating system.

В настоящее время площадь орошаемых земель на Юге России, включающая Южный и Северо-Кавказский Федеральные округа, по данным Мелиоративного Кадастра составляет 2235,6 тыс. га или 49,5 % от площади орошения в Российской Федерации.

На рисунке 1 представлены общие площади орошения рассмотренных субъектов РФ по состоянию на 01.01.2007 г., из которых видно, что наибольшие площади приходятся на Краснодарский край, Республику Дагестан, Ставропольский край, Ростовскую, Волгоградскую и Астраханскую области.

В связи с длительным сроком эксплуатации оросительных систем (ОС), составляющим от 40 до 60 лет и более, около 45,0 % их находится в неудовлетворительном и недостаточном техническом состоянии, в то время как в хорошем состоянии только 5,8 % (рисунок 2).

2

■ Требуют реконструкции ■ Всего

Тыс. га

Рисунок 1 - Общие площади орошаемых земель субъектов РФ на Юге России и площади орошения,

требующие реконструкции (по состоянию на 01.01.2007 г.)

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(04), 2011 г.

Рисунок 2 - Техническое состояние оросительных систем юга России

(по данным ФГБНУ «РосНИИПМ)

Характерным показателем технического состояния оросительных систем является коэффициент полезного действия (КПД) оросительных каналов (рисунок 3). Подавляющее большинство магистральных и крупных распределительных каналов (около 88 %) имеет КПД от 0,60 до 0,90. Однако, согласно СНиП 2.06.03-85, нормативное значение КПД магистральных и распределительных каналов должно составлять не менее 0,90-0,93. Оросительных каналов с таким КПД в рассматриваемом регионе только 12 %. Это позволяет сделать вывод о низком техническом уровне основных элементов оросительных систем - магистральных и распределительных каналов, вследствие значительного удельного веса каналов в земляном русле (около 70 %), и недостаточной эффективности традиционных противо-фильтрационных покрытий на облицованных каналах.

В связи с этим требуется реконструкция оросительных систем на площади 858,6 тыс. га, что составляет более 38 % от всей площади орошения. Основные площади, требующие реконструкции (рисунок 1), приходятся на Республику Дагестан - 148,1 тыс. га и Краснодарский край -146,9 тыс. га. Кроме того, значительная площадь реконструкции оросительных систем должна предусматриваться в Астраханской области, Че-

ченской Республике, Ставропольском крае, Ростовской и Волгоградской областях (от 60,0 до 120,0 тыс. га).

60 50 40 30 20 10 0

сб

И

н

о

<и

&

к

ч

о

и

о

<5

и

ю

о

н

о

49,1

28,2

10,6 11

1

0,6

0,7

0,8

0,9

0,95

Рисунок 3 - Коэффициент полезного действия оросительных каналов на Юге России

Проведенный в 2009 г. ФГНУ «РосНИИПМ» по заказу Минсельхоза России анализ состояния оросительных систем субъектов РФ на Юге России, выполненный в соответствии с классификацией, которая по уровню технического состояния делит все оросительные системы на четыре разряда [1], показал, что современное техническое состояние большинства систем является неудовлетворительным или недостаточным и отвечает IV или III разряду систем по основным показателям. Ряд объектов относится к старым, морально устаревшим системам не инженерного типа с каналами в земляном русле, без коллекторно-дренажной сети, не имеет даже простейших средств водоучета и автоматизации. Такие оросительные системы требуют первоочередной реконструкции с заменой мелиоративной сети на более совершенную и модернизации сооружений и оборудования. Однако, на практике с 1991 г. работы по реконструкции систем и сооружений практически прекратились. Недостаточно проводятся ремонтно-эксплуатационные мероприятия по поддержанию систем и сооружений в работоспособном состоя-

нии. Техническое состояние водопроводящих каналов и регулирующих гидросооружений мелиоративной сети и насосно-силового оборудования продолжает ухудшаться, стареют и разрушаются объекты основных фондов, большая часть которых создана в 60-70-е годы прошлого столетия. Такое положение в мелиоративном комплексе Юга России ведет к снижению продуктивности мелиорированных земель и существенным потерям сельхозпродукции.

Наряду с оросительными системами недостаточного и неудовлетворительного технического состояния, здесь имеется и ряд систем с более высоким техническим уровнем, характеризующихся хорошим и удовлетворительным техническим состоянием. Для примера в таблице 1 приведены сведения по системам с более высоким техническим уровнем и современным состоянием - Лево-Егорлыкской ОС и Большого Ставропольского канала в Ставропольском крае, канала им. Октябрьской Революции в Дагестане (РД), Прохладненской и Чегемской ОС в Кабардино-Балкарии (КБР).

Для рассмотренных систем характерен более высокий технический уровень оросительной сети в облицовке, лотках и трубопроводах, составляющих 75-90 % от всей протяженности сети, что соответствует II разряду. КПД межхозяйственной оросительной сети составляет 0,85-0,95, а внутрихозяйственной сети - 0,71-0,90, что соответствует 1-11 разрядам. Глубина залегания уровня грунтовых вод составляет более 2-5 м, а техническое состояние может считаться хорошим и удовлетворительным.

Современное техническое состояние рисовых систем в целом по России и по ее южным субъектам приведено в таблице 2 (данные за 2008 год).

Из общей площади рисовых оросительных систем РФ (506,5 тыс. га) в неудовлетворительном техническом состоянии находятся более 30 % (153,7 тыс. га), в том числе в Астраханской области - 35,0 тыс. га, Республике Дагестан - 22,0 тыс. га, Краснодарском крае - 15,6 тыс. га.

9

Таблица 1 - Сведения по оросительным системам Юга России с высоким техническим уровнем и современным техническим состоянием

Оросительная система Субъект РФ Площадь орошения, тыс. га Открытая сеть, км Закрытая сеть в трубопроводах, км КПД систе- мы КПД сети Г лубина залегания УГВ, м Техническое состояние ОС

в земляном русле в об-лицовке в лотках меж- хоз. внут- рихоз.

Лево-Егорлыкская ОС Ставро- польский край 16,1 22,4 II 42,4 II - 2199,5 II 0,70 III 0,80 II 0,88 I >2,0 II Удовле- твори- тельное

Большой Ставропольский канал Ставро- польский край 86,9 538,6 II 272,7 II 71,4 II 1139,0 II 0,74 II 0,86 I 0,87 I >2,0 II Хорошее

Канал им. Октябрьской Революции РД 52,2 55,1 II 164,4 II - 1,5 0,62 III 0,87 I 0,71 II 2,4 II Удовле- твори- тельное

Прохладненская ОС КБР 42,5 161,5 III 78,6 III 6,4 III 1,6 0,68 III 0,89 I 0,77 II 4,5 I Удовле- твори- тельное

Чегемская ОС КБР 12,1 12,3 II 40,2 II 14,5 II 12,0 II 0,85 I 0,95 II 0,90 II >5,0 II Хорошее

Примечание: под цифровыми показателями состояния систем приведены их разряды.

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(04), 2011 г.

7

Таблица 2 - Техническое состояние рисовых оросительных систем на Юге России по данным на 2008 г.

В тыс. га

Параметры Россия Республика Адыгея Республика Дагестан Респуб- лика Калмыкия Респуб- лика Чечня Краснодарский край Астраханская область Ростовская область

Площадь РОС 506,5 12,5 38,0 15,7 9,6 234,1 86,4 44,3

Площадь РОС с неудовлетворительным техническим состоянием 153,7 7,5 22,0 4,0 5,0 15,6 35,0 11,2

Площадь РОС, используемая в сельхозпроиз-водстве 352,8 5,0 16,0 11,7 4,6 218,5 51,4 33,1

Посевная площадь риса 164,0 2,6 7,7 5,6 0,6 118,6 7,8 13,0

Необходимый объем реконструкции 114,5 10,0 10,0 3,5 4,0 25,0 20,0 15,0

Необходимый объем капитальной планировки 195,1 12,5 22,0 2,3 3,0 100,0 26,4 10,0

Необходимый ежегодный объем ремонтновосстановительных работ 177,1 2,5 6,0 6,7 2,6 80,0 40,0 19,3

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(04), 2011 г.

В связи с этим необходима комплексная реконструкция рисовых ОС на общей площади 114,5 тыс. га, капитальная планировка - 195,1 тыс. га, проведение ремонтно-восстановительных работ - 177,1 тыс. га ежегодно. Наибольшие объемы указанных работ планируются в Краснодарском крае (реконструкция - 25,0 тыс. га, капитальная планировка - 100,0 тыс. га, ремонтно-восстановительные работы - 80 тыс. га), а также в Астраханской и Ростовской областях.

Принятие решения о необходимости реконструкции и модернизации оросительных систем производится на основе технико-экономического обоснования реконструкции (модернизации).

В ФГБНУ «РосНИИПМ» предлагается следующий подход к выбору варианта реконструкции и модернизации ОС.

Выбор варианта реконструкции и модернизации системы осуществляется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов, включающих комплексную, частичную реконструкцию и модернизацию оросительной системы (рисунок 4). Технико-экономические расчеты для выбора наиболее целесообразного варианта выполняются с использованием целевой функции, учитывающей приведенные затраты на реконструкцию или модернизацию системы, прибыли от орошения сельскохозяйственных культур и показатели технического уровня системы после реконструкции.

Комплексную реконструкцию оросительных систем осуществляют при выполнении всех видов работ на данном объекте: реконструкция оросительной сети и повышение водообеспеченности; улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель, главным образом за счет строительства и реконструкции коллекторно-дренажной сети; внедрение новых техники и способов полива сельскохозяйственных культур; проведение капитальной и эксплуатационной планировки земель. Эти мероприятия проводят одновременно со строительством жилых и бытовых помещений, дорог, а также развитием сельскохозяйственной производственной базы.

6

Варианты реконструкции и модернизации оросительных систем

Комплексная реконструкция ОС

53^

к

н

о

о

к

к

<и

V

<и

С

о

<и

ю

о

о

«

о

и

<и

к

к

<и

В

й

и

о

с

3 ^

§ 3

& ІЗ

<и о

о

к

и

й

я &

£ « & к

“ СО

«

о

к

к

<и

и

н

о

и

н

и

К

н

<и

о

«

о

к

К

<и

в В

и к

^ Й а о

о

к

о

И

<и

Рц

И

о

к

Л

о

<и о ^ * £3 ІЗ

Я о ^ § о ^

к а

О к И <и <и а Рц «

о п и <и

К <и и со

^ 2

о <и

к

<и

<и

к

к

<и

В

V

ей

а

о

Л

о

в § о В ю я о и £

& о

<и

к

СП

Обеспеченность ВР - 100 %

КЗИ > 0,9, КПД = 0,85-0,95,

Глуб. зал. УГВ > 2,5-3,5,

Гарант, получ. продукции 90-100 %

Частичная реконструкция ОС

о

к

А

О

К

к

о К

оЗ

Я

И

К

к

<и И

н £ « & к

о **■ « ^ (и

рц %

&

И

к

«

к

Ез

И

И

<и

В

& и

§ и о I—1

<и

К

К

<и

К

<и

£

К

Л

С

к

&

ЕС

§

и

н

о

«

<и

а

о

X

Й

И

о

к

<и

к

к

<и

к

<и

£

К

Л

С

й

н

<и

£

о

И

Обеспеченность ВР - 70-90 % КЗИ>0,9,

КПД = 0,85-0,95,

Гарант. получ. продукции 85 %

Модернизация ОС

Обеспеченность ВР - 60-80 % КЗИ>0,6-0,8,

КПД = 0,8,

Г арант. получ. продукции 80 %

Рисунок 4 - Выбор варианта реконструкции и модернизации оросительных систем

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(04), 2011 г.

Реконструкция объектов внутрихозяйственной сети должна быть увязана с реконструкцией объектов межхозяйственной сети и разрабатываться по единым схемам.

Проведение комплексной реконструкции позволит повысить обеспеченность системы водными ресурсами (ВР) до 100 %, увеличить основные показатели технического уровня системы: КЗИ - более 0,90, КПД - до 0,85-0,95, глубина залегания уровня грунтовых вод - более 2,5-3,5 м, обеспечит гарантированное получение сельскохозяйственной продукции на 90-100 %.

Частичная реконструкция предусматривает проведение отдельных видов работ:

- реконструкцию оросительной сети, обеспечивающей сокращение потерь воды на фильтрацию из каналов, применение совершенных конструкций сооружений и организацию учета оросительной воды, применение передовых средств полива сельскохозяйственных культур;

- реконструкцию коллекторно-дренажной сети путем замены ее совершенными конструкциями;

- реконструкцию оросительной сети с капитальной планировкой поверхности орошаемых полей с необходимым изменением форм и размеров поливных участков с целью применения прогрессивной техники полива;

- реконструкцию оросительной сети с обоснованием возможной необходимости изменения трасс канала при условии применения прогрессивной техники полива.

Частичная реконструкция оросительной системы позволит повысить обеспеченность водными ресурсами системы до 70-90 %, КЗИ - более 0,90, КПД - до 0,85-0,95, обеспечит гарантированное получение сельскохозяйственной продукции на 85 %.

Модернизация оросительной системы предусматривает замену и обновление насосных станций и отдельных элементов ГТС, например, подъемных механизмов затворов, систем автоматического управления ГТС и

регулирования уровней, замену и устройство облицовок каналов на более надежные и эффективные конструкции, замену водоучитывающих приборов и устройств.

Проведение модернизации оросительных систем позволит повысить водообеспеченность системы до 60-80 %, КЗИ - до 0,60-0,80, КПД - до 0,80, обеспечит гарантированное получение сельскохозяйственной продукции на 80 %.

Список использованных источников

1 Ольгаренко, В. И. Эксплуатация и мониторинг мелиоративных систем / В. И. Ольгаренко, В. Н. Рыбкин; под ред. В. И. Ольгаренко. - Коломна, 2006. - 391 с.

Косиченко Юрий Михайлович - доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научноисследовательский институт проблем мелиорации», заместитель директора по науке. Контактный телефон: 8 (8635) 26-51-11. E-mail: [email protected]

Kosichenko Yuriy Mikhailovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Federal state budget scientific establishment «The Russian scientific research institute of land improvement problems», Deputy Director for Science.

Contact telephone number: (8-8635) 26-51-11. E-mail: [email protected]

Сенчуков Герман Александрович - кандидат технических наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», заместитель директора по науке.

Контактный телефон: 8 (8635) 26-51-15, E-mail: [email protected]

Senchukov German Alexandrovich - Candidate of Technical Sciences, Federal state budget scientific establishment «The Russian scientific research institute of land improvement problems», Deputy Director for Science.

Contact telephone number: (8-8635) 26-51-15, E-mail: [email protected]

Капустян Александр Сергеевич - кандидат технических наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», ведущий научный сотрудник.

Контактный телефон: 8 (8635) 26-65-00, E-mail: [email protected]

Kapustyan Alexander Sergeevich - Candidate of Technical Sciences, Federal state budget scientific establishment «The Russian scientific research institute of land improvement problems», Leading Researcher.

Contact telephone number: 8 (8635) 26-65-00, E-mail: [email protected]