Совершенствование конструкции водооборотной осушительно-увлажнительной системы

Совершенствование конструкции водооборотной осушительно-увлажнительной системы

Водооборотная осушительно-увлажнительная система — тип гидромелиоративной системы с повторным использованием дренажных вод, накапливаемых в специальных емкостях, для увлажнения осушаемых земель. Водооборотные системы являются технически и экологически более совершенными по сравнению с осушительными и традиционными осушительно-увлажнительными системами. Их применяют с целью предотвращения или уменьшения степени загрязнении природных водоемов дренажными водами, повторного использования дренажных вод для увлажнения осушаемых почв и утилизации растворенных в этих водах химических веществ, очистки дренажных вод перед их использованием или сбросом, а также уменьшения забора природных вод для целей увлажнения.

Стадия осушения в водооборотных системах осуществляется по существующим технологическим схемам с помощью закрытого горизонтального дренажа, обвалования земель, открытых или закрытых собирателей в зависимости от типа водного питания земель. Для накопления дренажных вод рекомендуется использовать аккумулирующие емкости каналов регулирующей и проводящей сети, природные (замкнутые) водоемы-накопители, специальные пруды-накопители дренажных вод, подъемные накопительные резервуары, участки временного аккумулирования. Непосредственная утилизация дренажных вод, растворенных и взвешенных в них веществ осуществляется на стадии увлажнения, для реализации которой рекомендуется поверхностное увлажнение, подпочвенное увлажнение (субирригация), дождевание.

Водооборотные системы позволяют оптимизировать водный режим почв и за счет этого на 15…20% повысить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечивают экономию воды в размере 300…500 м3 на участках атмосферного и грунтово-водного питания и 700…1200 м3 на участках грунтово-напорного питания в расчете на 1га осушаемой площади. Влияние водооборотных осушительно-увлажнительных систем на прилегающие территории на 30…50% меньше, чем осушительных систем, замедляется сработка торфа, которая в эксплуатационный период стабилизируется на уровне 0,5…1,5 см в год, значительно уменьшается или полностью предотвращается загрязнение природных водоемов [1]. При осушении участков со сложным рельефом, наличии замкнутых (блюдцеобразных) переувлажненных понижений рекомендуется применять локальные водооборотные системы.

1. Основная часть

В зависимости от природно-мелиоративных, экономических и экологических условий следует применять полнооборотные и полуоборотные мелиоративные технологии с замкнутым и незамкнутым циклами, которые реализуются с помощью соответствующих конструкций водооборотных осушительно-увлажнительных систем [2].

В условиях Белорусского Полесья при высокой водообеспеченности региона наблюдаются засушливые периоды, для чего необходимо устройство водооборотных систем, в которых водоисточники создавались искусственно путем устройства водоналивных прудов, заполняемых насосными станциями [3].

Известна осушительно-увлажнительная водооборотная система [4], содержащая дрены, коллекторы, каналы и дренажные колодцы, снабженные отстойниками-накопителями, выполненными в виде горизонтально расположенных труб, подсоединенных звездообразно к нижней части дренажных колодцев.

В такой осушительно-увлажнительной системе существенно затруднен процесс очистки отстойников-накопителей от различного рода наносных отложений. Такая очистка осуществляется вскоре после опорожнения дренажного колодца дождевальной установкой (например, КИ-50А) и проводится в крайне стесненных условиях вручную при поступающей в колодец сверху из коллекторов воды. При использовании в этих условиях различного рода ручного вспомогательного инструмента (например, лопаты и т. п.) очень ограничено пространство маневрирования им, а послойное удаление отложений приводит к частичному повторному растворению их в воде колодца.

С целью снижения трудоемкости очистки отстойников-накопителей, нами предложено следующее конструктивное решение [5]. В нижней части дренажных колодцев отстойникинакопители снабжены мешками, расположенными по их внутренним поверхностям с помощью установленных на горловинах отстойников-накопителей мешкодержателей. Каждый из мешкодержателей выполнен в виде обруча с присоединенными к его внутреннему диаметру на равном расстоянии относительно друг друга и перпендикулярно плоскости обруча четырех стержней в виде усеченных конусов. Они располагаются большими основаниями на внутреннем диаметре обруча, а к мешкам присоединены захватные элементы в виде двух симметрично закрепленных по их сторонам шлеек.

Рисунок 1 Осушительно-увлажнительная водооборотная система.

В общем виде усовершенствованная осушительно-увлажнительная водооборотная система (рисунок 1) содержит магистральный проводящий канал 1, в который впадает транспортирующий канал (собиратель) 2, коллекторы 3 с устьями и без устьев 4, дрены 5, дренажные колодцы 6, установленные на коллекторах 3. Дренажные колодцы 6 снабжены отстойниками-накопителями 7. Коллекторы 3 и 4 соединены между собой коллекторами-перетоками 8 на круговых площадках орошения 9 дождевальной установкой. Дренажный колодец 6 имеет крышку 10 и дно 11 (рисунок 2). Отстойники-накопители 7 снабжены мешками 12 с присоединенными к каждому из них захватными элементами в виде двух симметрично закрепленных по их сторонам шлеек 13. Мешки 12 изготавливают из плотной водостойкой синтетической ткани. Они устанавливаются по внутренним поверхностям отстойников-накопителей 7 с помощью закрепленных на их горловинах мешкодержателей 14 (рисунок 3 и 4). Каждый мешкодержатель 14 выполнен в виде обруча с присоединенными к его внутреннему диаметру на равном расстоянии относительно друг друга перпендикулярно плоскости обруча четырех стержней в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями на внутреннем диаметре обруча, и изготовлен, например, из пластмассы. Размеры отстойника-накопителя 7, мешка 12 и мешкодержателя 14 соответствуют друг другу. При установке мешка 12 внутрь отстойника-накопителя 7 он предварительно одевается на мешкодержатель 14, включая наружную поверхность его обруча. Далее мешкодержатель 14 с мешком 12 вставляется внутрь отстойника-накопителя 7, при этом наружный диаметр обруча мешкодержателя 14 подобран таким образом, что он плотно вместе с расположенным на нем мешком 12 соприкасается с внутренним уступом горловины отстойника-накопителя 7.

Рисунок 2 Дренажный колодец с отстойниками-накопителями в разрезе.

В предлагаемой системе предусматриваются два типа параллельных коллекторов: с устьями и сбросом воды в канал и без устьев с перетоком в соседний коллектор. На коллекторах с устьями устанавливаются дренажные колодцы из железобетонных труб или колодец для сбора дренажной воды. Для увеличения объема и очистки сохраняемой воды в нижней части по периметру дренажных колодцев устанавливают горизонтальные отстойники-накопители 7, которые расположены ниже отметок заложения коллектора 3. Коллекторы 4 без устьев служат для сбора дренажной воды с большей площади, если по условиям уклона территории нельзя применить длинных дрен 5. Исключив коллекторы 4, можно удвоить длину дрен 5. Это позволит менять (при проектировании) типы дождевальных установок, а также приспособиться к рельефу местности.

Система работает следующим образом.

В весеннее время вся дренажная сеть заполняется водой и дренажная вода, сильно разбавленная талыми водами, сбрасывается в реку-водоприемник. Концентрация вымытых веществ в это время неопасна для фауны рек. С уменьшением талых вод повышается концентрация растворенных ядохимикатов в дренажной воде. В это время (в посевное для овощных, любое время для трав) производится орошение площади дождевальной установкой (например, КИ-50А), которая передвигается от колодца к колодцу, опорожняя их. В результате опорожнения дренажных колодцев 6 автоматически прекращается сток воды в каналы 1 и 2 и реку-водоприемник, так как она будет собираться в дренажных колодцах 3 и отстойниках-накопителях 7. По мере накопления илистых отложений с содержащимися в них вредными веществами периодически осуществляется очистка дренажных колодцев 6 с отстойниками-накопителями 7. Она происходит сразу после откачки накопленной в дренажном колодце 6 воды в процессе дождевания. После удаления рабочими вручную отложений до дна 11 колодца 6 они вынимают мешкодержатель 14 (рисунок 3 и 4) одного из отстойников-накопителей 7 и за шлейки 13 вытягивают мешок 12, ставя его на дно 11 вертикально шлейками 13 вверх (рисунок 3).

Рисунок 3 Фронтальная проекция мешкодержателя.

Дальнейший подъем мешка 12 с донными отложениями осуществляется за шлейки 13 расположенными вверху рабочими, в том числе и путем использования для этих целей грузоподъемных устройств (рабочие и грузоподъемные устройства на фиг. не показаны). Опорожнение мешка 12 осуществляется в транспортное средство, которое осуществляет доставку содержащих вредные примеси отложений к месту их утилизации. После этого мешок 12 вышеописанным способом устанавливается на прежнее место. Подобным образом осуществляется очистка остальных отстойников-накопителей 7дренажного колодца 6.

• 1. Маслов Б. С., Минаев И. В. Мелиорация и охрана природы. — М: Россельхозиздат, 1985.-271с.
• 2. Пыленок П. И. Создание и условия применения водооборотных осушительно-увлажнительных систем в центре нечерноземной зоны России // Проблемы мелиорации и водного хозяйства на современном этапе. Ч.2.-Горки: БГСХА, 1999.-c. 79−83.
• 3. Русецкий А. П. Водооборотная польдерная система с временно-аккумулирующей емкостью. Результаты испытаний//Мелиорация переувлажненных земель. — Мн.:2007 № 2(58). — с. 43−47.
• 4. Авторское свидетельство СССР № 896 171 МПК Е 02 И 11 / 00 // Бюл. № 1, 1982.
• 5. Осушительно-увлажнительная водооборотная система: пат. 3926 U Республики Беларусь, МПК Е 02. В 11/00/Основин В.Н., Агейчик В. А., Основина Л.Г./Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. — 2007,№ 5,-с.195.