Размещено на http://www.allbest.ru/

Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, г. Рязань, Россия

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНОГО РЕЦИКЛИНГА

П.И. Пыленок, доктор технических наук,

член-корреспондент Петровской академии наук и искусств;

А.М. Гавриков, аспирант

Аннотация

гидромелиоративный рециклинг низменность водооборотный

Обсуждается проблема гидромелиоративного рециклинга, определены его параметры и даны расчетные зависимости для их оценки. На примере мелиоративно-болотных стационаров показана гидрологическая надежность реализации водооборотных технологий в условиях Мещерской низменности и определены условия целесообразности практического применения полноводооборотных гидромелиоративных систем.

The problem hydromeliorative reciling is considered, its parametres are defined and rated associations for their estimation are given. On an instance of meliorativno-marsh hospitals hydrological reliability of implementation of water reverse production engineering in the conditions of Meshchersky lowland is displayed and conditions of expediency of practical application completely water reverse hydromeliorative systems are defined.

Основная часть

Одной из актуальных научно-практических проблем современной мелиорации является утилизация дренажных вод при реализации водооборотных технологий. Для более широкого применения водооборотного мелиоративного цикла или гидрологического мелиоративного рециклинга требуется соответствующее научное обоснование. При этом в качестве основных параметров гидромелиоративного рециклинга целесообразно рассматривать объем утилизируемого дренажного стока и требуемые при этом объемы его аккумулирования, площади необходимые для утилизации дренажных вод (площади увлажнения дренажными водами) и расчетную продолжительность цикла, которая складывается из продолжительности периода увлажнения и межполивного интервала (последние достаточно обоснованы в мелиоративной науке).

Одним из важных критериев, оптимизируемых при повторном использовании дренажных вод, является ресурсоемкость (ресурсопотребление):

(1)

где Рем - ресурсоемкость (расход оросительной воды на единицу продукции), м3/т; Q - количество природного ресурса; П - полезная продукция; М сезонная норма увлажнения в м3/га; У -урожайность, т/га.

Ранее нами установлено [1], что эффективно без инфильтрационного сброса может быть использовано значительно меньшее количество воды, чем считалось ранее, что дает возможность увеличения размера площадей, которые могут увлажняться за счет дренажного стока без дополнительного водозабора природных вод, при этом отвечать условиям (1).

С другой стороны, размер увлажняемой площади при одном и том же модуле дренажного стока будет зависеть от объема возможного аккумулирования дренажных вод. В связи с этим в регулировании дренажного стока осушительно-увлажнительных систем целесообразно использовать ранее полученные нами зависимости [2] и рассматривать следующие случаи:

· Оперативное регулирование, когда для увлажнения используется актуальный дренажный сток в режиме реального времени без применения накопительных емкостей, суточное регулирование (устраиваются емкости суточного регулирования) или недельное регулирование; увлажняемая площадь в этом случае определяется из соотношения:

)

· Сезонное регулирование, когда сток весеннего периода (предпосевного-посевного) накапливается в прудах-накопителях (или других емкостях) и используется для увлажнения в будущие засушливые периоды вегетационного периода этого же года; увлажняемая площадь в этом случае увеличивается и определяется из следующего соотношения:

(3)

· Многолетнее регулирование стока осушительно-увлажнительных систем, когда аккумулируется дренажный сток влажных лет и используется для увлажнения в вегетационные периоды будущих засушливых лет; увлажняемая площадь достигает максимального значения и определяется соотношением:

(4)

В вышеприведенных формулах приняты следующие обозначения:

, и - площадь увлажнения дренажными водами при оперативном, сезонном и многолетнем регулировании стока, га; F_ос - площадь осушения (водосбора) мелиоративного модуля (системы), га; m_бр - поливная (разовая) норма увлажнения, мм; M_бр - сезонная (оросительная) норма увлажнения, мм; q_i -модуль дренажного i-го периода, л/с га; t_i - продолжительность i-го периода, сут; t_min - продолжительность минимального межполивного интервала, сут; t_г - количество суток в году (365).

Основная трудность расчета по приведенным формулам связана с недостатком или отсутствием данных о дренажном стоке. Поэтому для оценочных расчетов площадей возможного увлажнения осушаемых земель дренажными водами нами использованы фактические данные о дренажном стоке на мелиоративно-болотных стационарах, расположенных в Мещерской низменности (Рязанская область). Основные характеристики стационров приведены в литературе [3].

Для расчета объемов оперативного увлажнения дренажными водами были также использованы параметры режима увлажнения [4]: поливные нормы и минимальные межполивные интервалы (табл.1);

Таблица 1

Минимальные межполивные интервалы (в сутках) различной обеспеченности на осушаемых почвах Рязанской области*

Для торфяно-болотных почв объекта «Вожа» (площадь водосбора - 11500 га; площадь осушения - 621 га; площадь увлажнения - 130 га) с атмосферно-грунтовым типом водного питания (ТВП) расчеты выполнены для условий 1979 г. В острозасушливый период (Р_V-VIII=90 %) этого года с мая по август оперативное увлажнение 29…46 % площади осушения под капустой и картофелем надежно обеспечивалось в июне-августе. В мае для всех культур, а также в июне-августе для трав, дренажных вод в избытке хватает для увлажнения всей осушаемой площади (табл.2). Отметим, что водосборная площадь бассейна р. Вожа в 18,5 раза превышает площадь осушения.

Расчет сезонного регулирования для условий этого же острозасушливого года и даже для минимального модуля стока 0,03 л/с с 1 га, показывает что только майского стока при его аккумулировании с избытком хватает для увлажнения (М=150мм) всей осушаемой площади «Вожа».

Таблица 2

Расчетные площади увлажнения осушаемых земель в условиях острозасушливого периода май-август («Вожа»)

На объекте «Макеевский мыс» с атмосферно-грунтово-намывным ТВП при польдерном осушении 2240 га и регулярном увлажнении дождеванием 328 га ДКП и 80 га капусты площади увлажнения в засушливые годы могут быть увеличены только за счет применения сезонного регулирования и пруда-накопителя для аккумулирования стока посевного периода. Эти объемы достаточно велики, только в мае слой откачки составляет 23 мм По данным Г.И. Ершовой.

На осушительно-увлажнительной системе «Тинки-2» (площадь водосбора - 2998 га; площадь осушения - 316 га) с атмосферно-грунтовым ТВП реализован незамкнутый цикл водооборота. Применялось регулярное увлажнение осушаемых дерново-подзолистых минеральных почв на площади 72 га под ранним картофелем дренажным стоком с водозабором из магистрального канала с помощью передвижной насосной станции и подачей воды по напорному трубопроводу к дождевальной машине «Фрегат».

В засушливый вегетационный период на системе «Тинки 2», площадь водосбора которой в 9,5 раз превышает площадь осушения, дренажными водами Модули стока объекта «Тинки-2» установлены по экспериментальным гидрологическим данным, полученным К.Н. Евсенкиным. при условии обеспечения санитарного расхода в магистральном канале можно увлажнять:

Ш на дерново-подзолистых почвах при возделывании картофеля 17…41% от общей осушаемой площади, многолетних трав 37…72%, капусты 19…46%;

Ш на торфяно-болотных почвах при возделывании картофеля 28…67%, капусты 26…62%, а в случае выращивания многолетних трав потенциальная увлажняемая площадь в 1,5…3,7 раза больше площади осушения.

Ш При использовании всего объема стока площади увлажнения увеличиваются в 1,2…1,4 раза в начале лета и до 2 раз в меженный период.

Для увлажнения всей осушаемой площади стационара «Тинки-2», как показывают расчеты по формуле (4), достаточно аккумулирования стока за период с третьей декады апреля до конца мая.

Полученные результаты говорят о гидрологической надежности реализации водооборотных технологий в условиях Мещерской низменности. Учет параметров рециклинга позволит повысить экологическую безопасность гидромелиоративных систем. Другой важный вывод состоит в том, что полноводооборотные гидромелиоративные системы в условиях атмосферно-грунтового типа водного питания и соотношении площади водосбора к площади осушения 1:10 и более гидрологически нецелесообразны, так как они не позволяют утилизировать весь накопленный дренажный сток.

Литература

1. Пыленок П.И. Водооборотные гидромелиоративные технологии//Мелиорация и водное хозяйство, 2003, №2, с. 16-18.

2. Пыленок П. И., Сидоров И. В. Природоохранные мелиоративные режимы и технологии. М, Россельхозакадемия, 2004. 323 с.

3. Мелиоративно-болотные стационары России/Сост.Б.С. Маслов, В.К. Константинов, Б.В. Бабиков, Э.Ахти. - Научный центр Вантаа, METLA, 2006.

4. Режимы комплексных мелиораций (рекомендации)/Кизяев Б.М. и др. М.: РАСХН, 2000. 63 с.

Размещено на Allbest.ru