Основным источником воды для орошения земель в регионе являются пруды, но к настоящему времени практически все балки, пригодные для их сооружения, в основном, уже использованы. В то же время в регионе осталось большое число балок, сложенных водопроницаемыми породами. Всего их около 60 %, а местами - в Орловской и Белгородской областях, на западе Липецкой, юге Воронежской и Курской - подавляющее большинство. Их общая ёмкость - около 574 км3 [2].
Водопроницаемость пород в таких балках сильно осложняет строительство, т.к. все мероприятия по борьбе с фильтрацией из подобных водоемов оказываются малоэффективными, и воды обычно хватает на несколько поливов. В то же время южные районы центрально-чернозёмного региона, где строить пруды обычно невозможно, наиболее нуждаются в орошении земель [3].
Выходом из данной ситуации может стать применение систем искусственного пополнения подземных вод (ИППВо), использующих естественную водопроницаемость пород [1]. При этом в балках, сложенных такими породами, строятся фильтрующие водоёмы, аккумулирующие талые снеговые воды весной. За счет фильтрации из них создаются дополнительные (искусственные) ресурсы грунтовых вод, которые можно использовать для орошения земель. Это является наиболее экономически оправданным путем развития орошаемого земледелия, позволяющим дополнительно оросить около 300 тыс. га земель в Орловской, Белгородской, Липецкой, Воронежской и Курской областях [4].
Интерес к данной методике велик и использование ИППВо при проектировании новых и восстановлении существующих мелиоративных систем постоянно повышается.
Примером ее использования может стать реконструкция оросительной системы ФГУП ППЗ «Большевик» Бобровского района Воронежской области. Ранее в хозяйстве имелась оросительная система, введенная в эксплуатацию в 1977 г. Орошение производилось из пруда «Копоня», сооруженного в 1960-х гг. в балке, относящейся к бассейну р. Икорец. Объем пруда при НПУ был около 50 тыс. м3. Забор воды для орошения из пруда осуществляла дизельная передвижная насосная станция. Вода подавалась по закрытой оросительной системе из стальных труб (Д=300 мм) и открытой сети из разборных алюминиевых труб (Д=220 мм) общей протяженностью около 1500 м на поля орошения. Полив осуществлялся дождевальной машиной «Волжанка» ДКШ-64-800. Оросительная система была не водообеспечена, и за счет фильтрации из водоёма воды хватало только на 2 полива. Недостаток воды, а также износ оборудования потребовали реконструкции оросительной системы.
В данном случае в замене нуждались все элементы оросительной системы, но этого было бы не достаточно, ведь нехватку воды эти меры компенсировать не смогут. Поэтому выходом из этой ситуации стало использование системы ИИПВо. В качестве источника орошения используются пруд и подземный водозабор.
После реконструкции емкость пруда составила 85 тыс. м3. Этого объема воды достаточно для работы оросительной системы. Ниже плотины создан подземный водозабор, состоящий из 4-х скважин. Вода из скважин закачивается в пруд в течение поливного периода в требуемом объеме. В нижнем бьефе пруда находится насосная станция, закачивающая воду в закрытую оросительную сеть из стальных труб, общей протяженностью 1670 м. Полив производится двумя дождевальными установками «Фрегат.
Общая площадь орошаемых земель составила 125,2 га брутто и 123,41 га нетто. Все орошаемые земли используются под пятипольный кормовой севооборот: 1 год - однолетние травы + люцерна, 2-4 годы - люцерна, 5 год ячмень + люцерна. Проведение орошения позволяет увеличить урожайность однолетних трав с 173,6 ц/га до 265,5 ц/га (проектная урожайность) /до 290 ц/га (потенциально возможная для данной местности урожайность), люцерны с 258,6 ц/га до 473,8 / 570 ц/га, ячменя + люцерны с 169,1 ц/га до 266,9 / 290 ц/га.
Оросительная система ФГУП ППЗ «Большевик» состоит из следующих элементов: пруд-водоем, гидроузел, система трубопроводов, дождевальные машины (рис. 1). Класс капитальности всех сооружений гидроузла принят IV.
Для работы оросительной системы потребовалась реконструкция пруда, водосборная площадь которого составляет 9,73 км2. Сток воды в половодье при 1 %-ой обеспеченности 1314 тыс. м3, при 5 %-ой - 888 тыс. м3, при 50 %-ой - 243 тыс. м3, при 75 %-ой - 119 тыс. м3. Расход воды весеннего стока 1 %-ой обеспеченности 8,85 м3/сек, 5 %-ой - 5,61 м3/сек. Ливневый сток 1 %-ой обеспеченности - 171 тыс. м3, при 5 %-ой - 92,4 тыс. м3, при 10 %-ой - 60,3 тыс. м3. Расход 1 %-ой обеспеченности - 8,15 м3/сек, 5 %-ой - 3,26 м3/сек. Площадь водного зеркала при НПУ - 4,35 га. Полный объем пруда при НПУ - 85 тыс. м3. максимальная глубина - 4,7 м, средняя 1,8 м. Мертвый объем пруда 10 тыс. м3 назначен превышающим объем заиления твердым стоком за 50 лет.
Для нормального функционирования пруда потребовалась реконструкция плотины. В результате ее длина по гребню составила 253 м, максимальная высота 6,3 м, ширина плотины по гребню - 6,5 м, заложение откосов: верхового 1:5,0, низового: 1:2,5. Общий объем насыпи плотины 11314 м3. Поверхности откосов и гребня плотины после отсыпки покрываются слоем грунта толщиной 0,3-0,5 м. Низовой откос засеивается многолетними травами, на верховом высаживается кустарниковый ивняк.
Для забора воды из пруда в теле земляной плотины построен водоспуск-водозабор.
Ниже тела плотины находится подземный водозабор. Абсолютная отметка устья скважины - 138 м, глубина - 84 м, статический уровень воды - 52 м, расчетный дебит - 20 м3/час, удельный дебит - 3 м3/час. Водозабор производится из водоносного верхнеплиоценового терригенного горизонта мощностью 27 м. Выше расположены: четвертичные покровные суглинки (2 м), отложения донской морены (25 м), аллювиально-озерно-болотные отложения (ок. 23 м). Проведенные химические анализы воды показали ее пригодность для целей орошения по всем анализируемым показателям. Производительность водозабора (все 4 скважины) составляет 1920 м3/сут или 194 тыс. м3/сезон. В соответствии с существующим законодательством на расстоянии 30 м от водозабора установлен пояс строгого санитарного режима.
Подача воды на орошаемые участки производится передвижной насосной станцией СНЭП 100/100. Оросительная система - закрытая. Для ее создания используются стальные трубы диаметром 250 и 300 мм (рис. 1). Вода подается на 2 дождевальные машины «Фрегат»: ДМУ Б409-80 и ДМУ Б434-90.
Рис. 1. Схема реконструированной оросительной системы ФГУП ППЗ «Большевик»
Условные обозначения: 1-4 номера узлов; l - длина участка между узлами; ст. d - диаметр трубы; Qбр - максимальный расход; НС - насосная станция; ДМУ... - дождевальные машины «Фрегат».
По результатам расчетов, выполненных на расчетный период в 20 лет, при принятом режиме орошения и ионном составе оросительных вод (анализировалось содержание ионов Са, Mg, Cl, Na), накопление воднорастворимых ионов и поглощенных катионов происходить не будет (программа WAS 061 «Расчет водно-солевого режима орошаемых земель»). Расчеты также показывают, что подъем уровня подземных вод на орошаемом участке окажется незначительным, его максимальная величина не превысит 1,37 м (программа «Предварительное определение параметров оросительной системы (ПОПС)»).
Внедрение проекта приводит к значительному повышению урожайности на орошаемых полях, а создаваемая системы ИИПВо позволяет решить важную проблему нехватки воды для орошения. Расчетный срок окупаемости проекта - 14,5 лет. То есть можно оценивать применение подобных комбинированных систем орошения для условий центрально-черноземного региона как весьма перспективное.
Таким образом, водозаборы с ИППВо в районах, сложенных водопроницаемыми породами, могут решить проблему фильтрационных потерь из прудов. Это позволит дополнительно произвести орошение земель центрально-черноземного региона на площади около 300 тыс. га.
Рецензенты:
- Жердев В. Н., доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой экологического образования Воронежского государственного педагогического университета, г. Воронеж.
- Худякова Т. М., доктор географических наук, профессор, заведующая кафедрой экономической и социальной географии Воронежского государственного педагогического университета, Воронеж.
Библиографическая ссылка
Стародубцев П.П., Смольянинов В.М., Немыкин А.Я. СОЗДАНИЕ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ИСКУССТВЕННЫМ ПОПОЛНЕНИЕМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ППЗ «БОЛЬШЕВИК» БОБРОВСКОГО РАЙОНА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6225 (дата обращения: 24.04.2024).