Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ЛИМАННОГО ОРОШЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и его отрасли - орошаемому земледелию и мелиорации, в частности к совершенствованию конструкций инженерных систем лиманного орошения в целях высокоэффективного возделывания сельскохозяйственных культур на засоленных землях.

Известна оросительная система, позволяющая комбинированно использовать воды местного поверхностного стока и технологические сбросы оросительно-обводнительных систем (RU, патент №2467561, МПК (7) A01G 25/00, Бюл. №26, 2012 г.), представляющая собой сеть ярусных лиманов, образованных валиками, расположенными вдоль горизонталей местности, и оборудованных безуклонными каналами и закрытыми трубопроводами-распределителями. В весенний период во время паводка осуществляется затопление лиманов водами местного стока, а в случае его отсутствия или недостатка - затопление сбросной водой, поступающей под напором по закрытому трубопроводу.

Недостатками данной системы являются большие затраты на строительство закрытого трубопровода, приобретение передвижных насосных станций, а также ее ориентированность на выравненность поверхности и общий уклон рельефа. К замкнутому лиманному понижению эта схема не применима.

Наиболее близкой к предлагаемой системе является классическая конструкция инженерной системы лиманного орошения, состоящая из источника подачи воды, земляных водоудерживающих и водораспределительных валов, водоподающих и водосбросных сооружений (А.Н. Костяков. Основы мелиорации: Учебник - Изд. 6-е, доп. и перераб. - М.: Сельхозгиз, 1960. - С. 301-313).

К недостаткам классической системы относятся: ограниченность области применения, заключающаяся в разовом затоплении и однократной весенней влагозарядке почвы; недостаточная равномерность увлажнения в пределах лимана; невозможность эффективного применения технологий дифференцированного полива; сложность осуществления процессов рассоления и рассолонцевания почв; слабая управляемость механизмами формирования плодородия земель и повышения продуктивности лиманных орошаемых сельскохозяйственных угодий.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемая система лиманного орошения, размещаемая в замкнутом понижении рельефа местности, включающая ряд земляных водоудерживающих валов (дамб) с водопропускными регулирующими сооружениями, разделяющих общую территорию системы на отдельные ярусы, и источник подачи воды, которая снабжена участковым сбросом-оросителем, проложенным по тальвегу дна понижения без отсыпки валов с небольшим уклоном от вала верхнего яруса и выходящим через шлюз-регулятор за пределы системы, по периметру понижения выполнена однобортная выводная канавка, а в конце верхнего яруса перед разделительным валом - коллекторная канавка, при этом перпендикулярно горизонталям понижения внутри ярусов нарезан кротовый дренаж с выходом устьев кротодрен в сброс-ороситель, выводную и коллекторную канавки.

Кроме того, для более эффективной борьбы с засолением и осолонцеванием система может быть оборудована устройством для растворения и внесения в поливную воду химмелиорантов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что предлагаемая конструкции системы лиманного орошения (СЛО) за счет устройства дополнительной постоянной открытой оросительной и дренажно-сбросной сети в виде участкового сброса-оросителя, периферийной и коллекторной канавок, а также нарезки временного кротового дренажа внутри системы, позволяет осуществлять дифференцированный режим увлажнения (одноразовый и многоразовый) со своевременным удалением излишков воды, а также интенсивный процесс промывки засоленных и осолонцованных лиманных почв, усиливающийся применением химической мелиорации, что способствует созданию нормальной экологической обстановки и формированию устойчивого высокопродуктивного агромелиоландшафта.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема многоярусной системы лиманного орошения с кротовым дренажом, на фиг. 2 показан разрез по А-А фиг. 1 системы лиманного орошения.

Система включает в себя участковый подводящий оросительный канал 1, земляные насыпные водоудерживающие валы 2, шлюзы-регуляторы (водовыпуски) 3 с переездом для подачи воды из оросительного канала 1 в лиман, водовыпуски с переездом на земляных валах 4, участковый сброс-ороситель 5, шлюз-регулятор 6 с переездом на сбросе-оросителе 5, периферийную однобортную выводную канавку 7, коллекторную канавку 8, кротовый дренаж 9, устройство для внесения химических мелиорантов 10.

Участковый оросительный канал 1 должен обеспечивать стандартную 75%-ную обеспеченность водными ресурсами на протяжении всего вегетационного периода, и поэтому водоисточниками должны служить крупные реки, каналы обводнительно-оросительных систем или водохранилища сезонного и многолетнего регулирования местного паводкового стока.

Земляные водоудерживающие валы 9, разделяющие общую площадь СЛО на отдельные ячейки (ярусы) - (I, II, III…N), размещаются перпендикулярно горизонталям 11 замкнутого понижения рельефа и должны иметь высоту от 0,4 до 1,3 м (в зависимости от расчетной средней глубины затопления). Площадь ярусов не должна превышать 50-100 га, в целях достижения оптимальных схем затопления.

Шлюзы регуляторы 3, служащие для подачи воды из оросительного канала 1 на территорию СЛО, должны обладать пропускной способностью с удельным расходом не ниже 20-50 л/с на 1 га, что обеспечивает соблюдение времени подачи не более 3-10 суток (в зависимости от вида возделываемых на лимане культур).

Участковый сброс-ороситель 5 прокладывается по тальвегу дна лиманного понижения в выемке без образования дамб обвалования, начиная от земляного вала 2 первого (верхнего) яруса. Его дно 12 устраивается с небольшим уклоном для обеспечения своевременного отвода излишних вод за пределы СЛО. Глубина канала должна быть не менее 0,5 м, с заложением откосов на уровне 1:1,0-1,5.

Водовыпуски 4 с переездом устанавливаются на сбросе-оросителе 5 в местах пересечения с земляными валами 2 и служат для регулирования слоя затопления на ярусах лимана и своевременного перепуска и сброса воды. Их пропускная способность должна обеспечивать удаление воды в течение 1-3 суток.

Периферийная однобортная выводная канавка 7 глубиной не менее 0,5 м нарезается по периметру лиманного понижения с выбросом грунта на наружную часть системы. Она соединяется с водоподающими сооружениями 3 и сбросом-оросителем 5 и служит для обеспечения равномерности распределения воды на территории лимана, а также своевременного поступления воды в щели и кротодрены.

Шлюз-регулятор 6 с переездом на сбросе-оросителе 5 устанавливается сразу за пределами системы и имеет функцию управления водным режимом, находясь в закрытом состоянии при затоплении лимана и обеспечивая в открытом режиме быстрое удаление излишков поливной воды при опорожнении лиманных угодий, а также дренажного стока в межвегетационный период.

Коллекторная однобортная канавка 8 нарезается в конце верхнего яруса СЛО перед земляным распределительным валом с отсыпкой земли на вал и соединяется с периферийной выводной канавкой 7. Она имеет глубину 0,5-0,7 м и служит для равномерного распределения воды по поверхности лимана и своевременного сброса ее излишков, а также для удаления дренажного стока.

Временная дренажная сеть выполняется в виде кротодрен 9 глубиной 0,3-0,6 м, расстояние между которыми зависит от степени засоления и осолонцевания почв, а также от технологий полива, и может колебаться в пределах от 1,0 до 3,0 м. Кротовый дренаж на лимане с выходом устьев кротодрен в сброс-ороситель, выводную и коллекторную канавки позволяет значительно улучшить водно-физические свойства тяжелых почв (структурность, влагоемкость, водопроницаемость). Также ускоряется процесс затопления и повышается равномерность насыщения влагой верхнего слоя почвы, что снижает на 20-25% оросительные нормы. Интенсификация фильтрационного процесса способствует более активной промывке от солей верхнего горизонта почвогрунта. В период опорожнения лимана от излишней поливной воды при помощи кротодрен и сброса-оросителя с территории удаляется от 25 до 50% солей. Данный процесс продолжается и во вневегетационный период, когда формируется дренажный сток.

Еще одной особенностью устройства кротового дренажа является то, что в верхнем ярусе СЛО данной конструкции он устраивается перпендикулярно коллекторной канавке 8 и должен выходить в нее и в периферийную выводную канавку 7. Такая схема позволяет обеспечить более равномерное увлажнение в этой зоне системы, как по площади, так и по глубине, а также эффективный промывной режим и рассоление верхнего горизонта почвы.

Работа системы лиманного орошения осуществляется следующим образом:

Открывают водовыпуски 3 и вода из подводящего оросительного канала 1 поступает в периферийную выводную канавку 7 и коллекторную канавку 8. Водовыпуски 4 на земляных валах 2 должны быть открыты за исключением первого яруса, так как в первый ярус вода поступает из коллекторной канавки 8, а при открытом водовыпуске 4 сбрасывается в сброс-ороситель 5. Шлюз-регулятор 6 в конце сброса-оросителя 5 должен быть закрыт. Вода, равномерно растекаясь по периферийной и коллекторной канавкам, начинает поступать на поверхность лимана, а также в кротодрены одновременно по всей площади лимана. После подачи расчетной нормы затопления водовыпуски 3 закрывают, и осуществляется процесс впитывания поданной воды в почву. Продолжительность стояния воды регулируется в зависимости от вида высаженной растительности. В замкнутом лиманном понижении формируются пояса с продолжительностью нахождения воды от 2 до 7 суток (а), 7-15 (б), 15-20 (в), 20-30 (г), 30-40 (6) и более 40 суток (е). После прохождения нормативного срока затопления открывают все водовыпуски 4 и шлюз-регулятор 6. Происходит быстрый сброс излишков воды и их отвод за пределы системы.

Для более эффективной борьбы с засолением и осолонцеванием почвы на территории системы лиманного орошения она оборудуется специальным устройством для приготовления растворов химмелиорантов 10, располагающимся непосредственно у водоподающих сооружений 3, чтобы происходило смешивание реагента с поливной водой и дальнейшее его распространение.

Таким образом, предлагаемая система лиманного орошения позволяет осуществлять дифференцированный режим увлажнения (одноразовый и многоразовый) со своевременным удалением излишков воды, а также интенсивный процесс промывки засоленных и осолонцованных лиманных почв, усиливающийся применением химической мелиорации, что способствует созданию нормальной экологической обстановки и формированию устойчивого высокопродуктивного агромелиоландшафта, то есть позволяет на землях, подверженных засолению и осолонцеванию, остановить и ликвидировать данные негативные экологические процессы, а также сформировать высокопродуктивные кормовые угодья с урожаем на уровне не менее 4-8 т/га сена с использованием особенностей рельефа замкнутого понижения, дающего возможность выращивания на поясах с различной продолжительностью затопления особых видов сельскохозяйственных культур, адаптированных к условиям увлажнения, и получения максимального урожая - нескольких укосов многолетних трав за счет обеспечения оптимального поливного режима путем организации необходимого количества поливов в течение вегетации и внесения доз минерального питания под планируемый уровень продуктивности.