Современные методы борьбы с фильтрацией на оросительных системах

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В статье приводятся данные о коэффициенте полезного действия (КПД) существующих оросительных систем, данные по потерям из каналов оросительных систем и распределению их на фильтрацию. Рассматриваются последствия, возникающие при снижении КПД и как следствие, фильтрации воды из каналов оросительных систем. Приводится ряд мероприятий по снижению потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов… Читать ещё >

Современные методы борьбы с фильтрацией на оросительных системах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Существующие оросительные системы построены в основном в земляном русле и только около 15−20% общей длины каналов оборудовано противофильтрационными облицовками, что приводит к большим потерям на фильтрацию и снижению их коэффициента полезного действия (КПД) при эксплуатации. При этом КПД большинства оросительных систем в настоящее время не превышает 0,85−0,87, то есть около 25−30% всей воды, транспортируемой от водозабора до орошаемого поля, теряется на фильтрацию из оросительных каналов.

При низких КПД оросительных систем появляется необходимость увеличивать забор воды с водоисточника, а, следовательно, увеличивать размеры каналов и гидротехнических сооружений [1].

По данным ФГБНУ «РосНИИПМ» среднее значение КПД каналов оросительных систем в земляном русле составляет 0,821, а КПД ряда каналов в облицовке с пленочными экранами в Ростовской области, Ставропольском крае и других регионах не превышает 0,85−0,86 [2]. Эти данные свидетельствуют о низкой гидравлической эффективности и больших потерях не только на каналах в земляном русле, но и на каналах с противофильтрационными покрытиями, которые превышают допускаемые значения СП 81.13 330.2012 на 5−8% [3].

Рис. 1. — Общие потери на оросительной системе

Если общие потери на системе принять за 100%, то они распределяются следующим образом (рисунок 1): потери на фильтрацию — 70−75%, потери на испарение — 3−5%, технические потери — 20−25%.

На оросительной сети общие фильтрационные потери воды распределяются примерно так (рисунок 2) [4]:

— в магистральных каналах (МК), их ветвях, в межхозяйственных распределителях теряется около 30−35%;
— во внутрихозяйственной оросительной сети (ОС) — от 50−55%;
— во временных оросителях (ВО) — до 10% [1].

Рис. 2. — Общие фильтрационные потери на оросительной системе

Так, при фильтрации из каналов (рисунок 3) происходят непроизводительные потери воды, подъем уровня грунтовых вод, подтопление и заболачивание территорий, вторичное засоление почв, а также создание аварийных ситуаций [2].

Рис. 3. — Последствия фильтрации из оросительных каналов

Для борьбы с фильтрацией из каналов оросительных систем в 80 годах прошлого столетия использовались различные противофильтрационные мероприятия: уплотнение, оглеение, кольматация глинистыми частицами и бентонитом, битумизация и цементация, воздействие химических кольматирующих веществ, а также устройство различного типа облицовок (грунтовых, бетонных, асфальтовых, каменных, кирпичных, грунтоцементных, пленочных и других) [5, 6].

Однако, несмотря на большое разнообразие существующих противофильтрационных мероприятий и различного типа облицовок, потери воды от фильтрации в оросительных системах остаются еще значительными.

В связи с этим, необходима разработка высоконадежных конструкций противофильтрационных облицовок [7, 8] оросительных каналов нового поколения, с применением геосинтетических материалов.

К таким материалам можно отнести различные геосинтетические материалы (рисунок 4): геомембраны, геотекстили, геокомпозиты, георешетки, геосетки, бентоматы, габионы, которые в различном сочетании позволяют создать противофильтрационные конструкции и способы их укладки, практически полностью исключающие потери на фильтрацию и обеспечивающие повышение КПД каналов оросительных систем до 0,97−0,98 [9]. оросительный фильтрация ирригационный конструктивный В таблице 1 представлены основные типы противофильтрационных облицовок оросительных каналов с использованием современных геосинтетических материалов [10], их ориентировочная средняя стоимость (с учетом средней стоимости работ по устройству противофильтрационного экрана), а также показатели долговечности и водонепроницаемости той или иной конструкции.

Таблица 1 Типы противофильтрационных покрытий оросительных каналов с использованием геосинтетических материалов.


Тип экрана.	Ориентировочная (средняя) стоимость, руб./м2.	Показатель долговечности, лет.	Показатель водонепроницаемости, см/с.
Поверхностный (из полимерной геомембраны).		25−50.	10−7-10−8.
Поверхностный (из бентонитовых матов).		50−70.	10−8-10−9.
С геомембраной и защитным покрытием из грунта.		> 75.	10−8-10−9.
С геомембраной и защитным покрытием из бетона (t=0,05−0,10 м).		50−75.	10−8-10−9.
С бентоматами и защитным покрытием из грунта. (t=0,3−0,5 м).		75−100.	10−9-10−10.
С бентоматами и защитным покрытием из бетона (t=0,1−0,15 м).		> 100.	10−10−10−11.
Комбинированные экраны [10] (включающие два и более п/ф элемента иp геосинтетических материалов).	> 850.	> 100.	10−12−10−14.

Примечание: Цены на геосинтетические материалы приведены в соответствии с прайс-листом компании «Центр дорожных технологий» (на 2014 г.) и учитывая средние затраты на строительство 1 м² экрана (15% от стомости материалов экрана и в зависимости от видов выполняемых работ) Бентоматы — это современный, высокоэффективный, композитный гидроизоляционный материал на основе геосинтетики и природной бентонитовой глины. Данный материал находит все большее распространение в качестве противофильтрационных покрытий оросительных каналов в России.

Конструкция противофильтрационого покрытия оросительных каналов с применением бентонитовых матов и защитным покрытием из каменной наброски представлена на рисунке 4.

Рис. 4 — Конструкция противофильтрационного покрытия оросительных каналов с применением бентоматов

Следует отметить, что приведенная на рисунке 4 конструкция противофильтрационного покрытия применялась в условиях пониженных температур и повышенной влажности (инфильтрация грунтовых вод в канал) при реконструкции участка Донского магистрального канала (ДМК) в Ростовской области [11].

Для повышения эффективности и надежности оросительных каналов, предлагается комплекс противофильтрационных мероприятий и практических рекомендаций, включающих эксплуатационные, инженерные и конструктивные мероприятия [12 — 15] (таблица 2).

Таблица 2 Комплекс мероприятий по повышению эффективности и надежности на оросительных каналах.


Наименование мероприятий.	Эффективность мероприятия.

Эксплуатационные мероприятия.
Правильная организация и проведение внутрихозяйственных планов водопользования и системных планов водораспределения.	Экономия водных ресурсов на 15−20%; увеличение урожайности с/х культур
Рациональное распределение оросительной воды.	Оптимизация использования водных ресурсов на 5−10%.

Проведение предлагаемого комплекса мероприятий позволит повысить гидравлическую эффективность и эксплуатационную надежность оросительных каналов в среднем на 20−30%, увеличить их КПД на 3−5% и довести до нормативных значений (0,93−0,95 — для земляных русел; 0,95−0,98 — для облицованных каналов).

Кроме того, для повышения КПД в работе [7] разработаны высоконадежные конструкции противофильтрационных облицовок каналов, которые по своим эксплуатационным качествам превосходят отечественные аналоги: по показателям водонепроницаемости в 102−104 раз, по показателям долговечности в 2−4 раза, а зарубежные аналоги: по водонепроницаемости — в 1,5−2 раза, по долговечности на 10−15% (таблица 4) [16].

Таблица 4 Сравнительные характеристики разработанных конструкций облицовок каналов [16] и существующих отечественных и зарубежных аналогов.


Сравнительные характеристики.	Разработанные высоконадежные конструкции п/ф экранов для оросительных каналов.	Существующие аналоги.
		Грунтопленочные и бетонопленочные покрытия (компания «Техполимер» — Россия.	Покрытия из геосинтетических материалов (компания «Carpi» -Швейцария).	Покрытия из геосинтетических материалов (компания «NAUE», Германия).
Показатель водонепроницаемости k’обл., см/с.	10−9-10−11.	10−6.	10−9.	5?10−10.
Показатель долговечности, Ф, лет.	75−100.	25−50.	65−90.	50−75.

На основании вышеизложенного можно выделить наиболее важные задачи для борьбы с фильтрацией из каналов оросительных систем и повышению их КПД:

— применение противофильтрационных устройств в виде облицовок и экранов, практически исключающих фильтрацию и позволяющие экономить водные ресурсы до 20−30%;
— своевременное проведение работ по ремонту и уходу за каналами, и другим оборудованием на оросительных системах и поддержание их в технически исправном состоянии;
— применение жидких полимеров (жидкой резины, закрепителей и ионизаторов поверхности), а также бентонитового жгута для ремонта бетонных поверхностей и стыковых соединений облицовок;

1. Offengenden C.P. Lining for irrigation canals. Washington: United States Government printing office, 1963. pp. 15−65.
2. Мелиоративные системы и сооружения: СП 81.13 330.2012: утв. приказом Минрегион России 29.12.11 г. № 635/2: введ. в действие с 01.01.13. М.: Минрегион России, 2012. 138 с.
3. Ольгаренко В. И., Ольгаренко Г. В., Рыбкин В. Н. Эксплуатация и мониторинг мелиоративных систем. Коломна, 2006. 391 с.
4. Косиченко Ю. М. Гидравлическая эффективность и экологическая надежность облицованных каналов // Гидротехническое строительство, 1992. № 12. С. 12−17.
5. Ищенко А. В. Повышение эффективности и надежности противофильтрационных облицовок оросительных каналов: монография. Изв.вуз. Сев.- Кавк. регион. техн. науки. 2006. 211 с.
6. Косиченко Ю. М., Баев О. А. Высоконадежные конструкции противофильтрационных покрытий каналов и водоемов, критерии их эффективности и надежности // Гидротехническое строительство. 2014. № 8, с. 18−25.
7. Пат. 2 523 499 Российская Федерация, МПК E 02 B 3/16. Способ создания противофильтрационного покрытия с бентоматами на просадочных грунтах / Ищенко А. В., Косиченко Ю. М., Скляренко Е. О., Баев О. А. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО НГМА. № 2 012 128 393/13; заявл. 05.07.2012; опубл. 10.01.2014, Бюл. № 20. 6 c.
8. Косиченко Ю. М. Исследования фильтрационных потерь из каналов оросительных систем // Мелиорация и водное хозяйство. 2006. № 6. С. 24−25.
9. Перелыгин А. И., Белов А. В. Об эксплуатации крупных каналов в условиях реконструкции // Гидротехника № 2 (35), 2014. С. 50−51.
10. Щедрин В. Н., Косиченко Ю. М., Колганов А. В. Эксплуатационная надежность оросительных систем. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2004. 388 с.
11. Косиченко Ю. М., Ковчу Ю. И., Косиченко М. Ю. Вероятностная модель эксплуатационной надежности крупных каналов//Гидротехническое строительство, 2007, № 12, с.39−45.
12. Щедрин В. Н., Косиченко Ю. М., Ищенко А. В., Баев О. А. Высоконадежные конструкции противофильтрационных облицовок каналов и водоемов с применением инновационных материалов // (депон. рукопись) ФГБНУ «РосНИИПМ». Новочеркасск, 2013. Рус. Деп. В ВИНИТИ 13.01.2014, № 7-В 2014. 27 c.

Аннотация

Для повышения эффективности и надежности каналов оросительных систем, предлагается обобщенный комплекс современных мероприятий, рекомендаций и технических решений по снижению потерь воды на фильтрацию.

Ключевые слова: фильтрация, оросительная система, коэффициент полезного действия, противофильтрационные мероприятия, покрытия, облицовки, экраны, геосинтетические материалы.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой