Строительство ирригационных систем это

ИРРИГАЦИЯ, отрасль сельскохозяйственной гидротехники, занимающаяся вопросами искусственного доставления влаги в почву для более успешного выращивания культурных растений. Действие воды в этом случае сводится: 1) к увлажнению почвы; 2) к удобрению (т. к. вода несет с собой в почву растворенные в ней вещества); 3) к предохранению почвы и растений от заморозков; 4) к уничтожению вредных свойств почвы (например, болотистой или солончаковой, которые содержат вредные для растений растворимые кислоты и соли), и, наконец, 5) к уничтожению вредных животных. Важнейшее из всех этих влияний ирригации — увлажнение.

Районы ирригации

Главными районами применения ирригации являются местности с отрицательным балансом между выпадающей и испаряющейся влагой. В Западной Европе, благодаря влиянию Гольфстрима, таких местностей относительно мало. К ним м. б. отнесены только: южная Испания, некоторые местности южной Франции, Италии и Балканского полуострова.

В европейской части СССР таких местностей уже больше: Нижнее Поволжье, восточная часть Северного Кавказа, южная часть Украины и Крым. Еще больше мест, нуждающихся в искусственном увлажнении, в Азии: обширные пространства пустыни Гоби с прилегающими к ней частями Китая, среднеазиатские республики СССР, весь Аравийский полуостров, почти вся Персия, значительная часть Турции и западная часть Индии (Пенджаб). К таким же местностям относятся: вся северная Африка (Сахара, Алжир, Тунис, Египет), западная часть южной Африки, вся юго-западная Австралия и значительные площади земель в Северной и Южной Америке, расположенные возле Скалистых гор и Кордильеров (фиг. 1).

Cтроительство ирригационной системы

Искусство ирригации чрезвычайно древне; оно возникло, по-видимому, одновременно с земледелием. По имеющимся статистическим данным, в различных странах земного шара постоянно орошается свыше 49 млн. га, а именно:

Но сюда не вошли многие страны с широким применением ирригации не располагающие статистическими данными: Китай, Турция, Персия и др. Поэтому можно принять, что общая площадь орошаемых земель на земном шаре составляет не менее 60—70 млн. га.

Как в стране с резко выраженным континентальным климатом, в СССР ощущается большая потребность в ирригации. Все сельское хозяйство среднеазиатских республик, производящих такие ценные и необходимые продукты, как хлопок, основано на ирригации, для развития которой здесь имеются чрезвычайно благоприятные условия благодаря горному характеру рек, высоким паводкам их в самые жаркие месяцы и богатству их вод питательными наносами. В дореволюционное время в Средней Азии орошалось посевов около 3743000 га, из которых в 1916 г. около 750000 га было занято под хлопок.

Наибольшее значение в качестве источников оросительной воды имеют реки Средней Азии: Нарын и Кара-Дарья, образующие вместе Сыр-Дарью; затем, ее правый приток Чирчик и приток Аму-Дарьи — Зеравшан. Из Нарына выведено 13 каналов, из которых Янги-арык, орошающий Наманганский оазис и несущий воды около 40 м 3 /сек, имеет в длину до 110 км.

Ирригационные системы (Как это работает)

Из Кара-Дарьи выведено около 50 каналов; из них Шарихан-сай имеет в длину 111 км и несет до 70 м 3 /сек, а Андижан-сай — 6,5 м 3 /сек. Чирчик питает около 45 каналов, самые крупные из которых: Зах-арык, 77 км длиной, и Боз-су, несущий воды около 70 м 3 /сек. Из Зеравшана выведено более 100 каналов; из них Даргом и Нарпай не уступают по многоводию самым большим Карадарьинским и чирчикским каналам.

Много воды для ирригации дают в Среднй Азии и многочисленные горные речки, стекающие с гор по конусам своих выносов и представляющие, благодаря своему большому уклону, особые удобства для вывода из них оросительных каналов самотеком. К сожалению, крупнейшие реки Средней Азии — Аму-Дарья, Сыр-Дарья, Или, Чу и др. — используются только отчасти, в самом верхнем течении; при выходе же на равнину они, вследствие трудности выведения из них каналов, остаются совершенно неиспользованными и непроизводительно теряют свои воды на испарение в тех замкнутых озерах, в которые они впадают.

Исключением в этом отношении отчасти является река Аму-Дарья, в низовьях которой имеется несколько крупных каналов (например, Палван-ата, Хазават, Шах-абад, Ярмыш и др.), выведенных для орошения, например, Каракалпакского (бывшего Хивинского) оазиса. Эта река в низовьях течет по возвышенному ложу, образованному ее собственными наносами, что значительно облегчает вывод из нее каналов. При более полном использовании водных источников и применении наиболее совершенных приемов вывода из них воды можно рассчитывать оросить в Средней Азии, сверх уже орошенных земель, еще более 6 млн. га, пригодных для культуры хлопка. Земли, хотя и непригодные по своему климату для культуры хлопка, но требующие ирригации, находятся в низовьях реки Сыр-Дарьи (1160000 га) и в особенности по линии Туркестано-Сибирской железной дороги.

В Закавказьи (Азербайджан, Армения и Грузия) общая площадь орошаемых земель составляет (по дореволюционным данным) 1430000 га, которые, за небольшими исключениями, сосредоточены в восточной части (в Азербайджане и Армении). Для орошения этих земель по преимуществу служат притоки реки Куры и Аракса. Наиболее крупные массивы земель, еще могущих быть орошенными, находятся в Муганской, Мильской и Ширванской степях.

В других частях Союза — в Нижнем Поволжье, на юге Украины и на Северном Кавказе — также имеются обширные пространства, хотя и не столь засушливые, но все же периодически страдающие от засухи. В этих местностях широкому применению ирригации препятствуют: недостаточность уклона рек, высокое положение страдающих от засухи земель, непригодность климата для ценных культур (хлопок) и высокая урожайность зерновых хлебов в благоприятные годы без всякого орошения. Здесь ирригация может практиковаться лишь небольшими участками, распределенными среди обширных пространств т. н. сухого земледелия, в целях страхования хозяйств от разорения во время засух (оазисное орошение). Однако и здесь общая сумма площадей таких небольших участков может измеряться млн. га.

В небольших размерах ирригация применяется еще в горных частях Крыма (орошается около 20000 га главным образом садовых культур) и в Дагестане.

Схема ирригации

Вода для ирригации м. б. получена как из наземных источников (реки, ручьи, озера, пруды), так и из подземных (ключей, родников, водосборных галерей и колодцев). Первый род источников находит значительно большее применение.

Так, по данным ирригационного обследования 1920 г. в США, из наземных источников орошалось 84,5% земель, из подземных — 8,1% и из смешанных — 7,4 %. Главнейшие наземные источники воды для ирригации — реки, из которых вода в большинстве случаев выводится самотеком. По американским данным, таким способом орошается около 75% всей орошаемой площади США.

Наиболее распространенная схема оросительной системы, получающей воду из реки самотеком, заключается в следующем. От реки, текущей со значительным уклоном, отводится канал с меньшим уклоном, чем река. Канал постепенно отдаляется от реки и на некотором расстоянии оказывается занимающим командующее положение над участком земли, расположенным между ним и рекой.

Такой канал обыкновенно называется главным , или магистральным , и из него м. б. орошаема любая часть командуемой им площади. От главного канала отводятся по направлению наибольшего уклона распределительные каналы, а от них — оросительные каналы, из которых вода уже распределяется по полям.

Последние две категории каналов в совокупности составляют распределительно-оросительную сеть . Эта схема вывода воды из реки самотеком является наиболее типичной и наиболее распространенной. Она изменяется только в том случае, когда горная речка протекает по конусу своих выносов или когда река возле своего устья протекает по приподнятому руслу, образованному ее собственными наносами. В первом случае ирригационные каналы располагаются в виде веера по образующим конуса (фиг. 2), а во втором — магистральные каналы могут отходить в направлении, перпендикулярном к реке, а распределительные и оросительные — в обе стороны от них.

Чтобы излишне проведенная на орошаемые участки вода на них не застаивалась и для предупреждения подъема грунтовых вод от просачивающейся в подпочву оросительной воды, в наиболее пониженных местах орошаемых площадей устраивают особые водоотводные каналы. Они бывают разных размеров, начиная от чрезвычайно малых, собирающих сбросные воды непосредственно с полей, и кончая большими коллекторами, впадающими обратно в реку или в отдельные низины, из которых сбросные воды выкачивают насосами. Сеть таких каналов носит название водоотводной или водосбросной сети.

Воду из реки в главный канал направить бывает не всегда просто; для этого устраивают приспособления и сооружения, стоимость которых составляет значительную часть стоимости всей системы и которые необходимо содержать в постоянной исправности. Эти сооружения обыкновенно называются головными (см. Головные сооружения).

Магистральные каналы . Для удобства отвода воды уровень воды в магистральных каналах д. б. выше окружающей местности, как показано на фиг. 3, где можно видеть и другие детали — откосы, банкеты, бермы и пр.

Для большей экономии в земляных работах магистральные каналы проводят обыкновенно в полувыемке и в полунасыпи, причем количество вынутой земли делают равным количеству насыпанной. Глубина воды в магистральных каналах делается небольшой, редко больше 2 м, т. к. только при таких условиях можно легко использовать воду для орошения. Фиг.

3 представляет поперечное сечение магистрального канала, проходящего по ровной местности, где он служит для орошения земель. На косогорных участках, где вода из магистрального канала не выводится для орошения, его поперечное сечение получает более компактный вид с меньшей шириной русла, но с большей глубиной. Главным условием правильного проведения магистрального канала является подбор таких скоростей течения воды, чтобы русло канала не размывалось и не засорялось наносами, попадающими в канал из реки. Эти скорости в каждом отдельном случае зависят от свойств грунтов, по которым проходит данный канал, и от свойств воды, впускаемой в него. Средняя скорость течения воды (в м/сек) в каналах определяется по формулам:

(формула Гангилье-Куттера) или

(формула Базена). В этих формулах: i — уклон русла канала, F — площадь его поперечного сечения, R — гидравлический радиус, р — смоченный периметр и n — коэффициент шероховатости. Значения коэффициента шероховатости разных русел приведены в табл. 1.

При проектировании каналов, вообще говоря, лучше им придавать несколько большую скорость, т. к. при слишком малой скорости отложение наносов в канале потребует ежегодной дорогой очистки и вызовет потерю земли вдоль берегов канала, для склада вынутого грунта (фиг. 4).

Мероприятия по борьбе с наносами, поступающими из рек в магистральные каналы, представляют одну из главнейших забот строителей ирригационных систем. Мелкие илистые частицы наносов, имеющие удобрительное значение, не представляют особой опасности, так как могут с большой пользой пропускаться на поля или же извлекаться из каналов и служить для удобрения.

Наоборот, крупные наносы, галечниковые и песчаные, могут засорять удобные земли и вызывать большие расходы на их удаление с полей и из каналов. Во избежание таких наносов, при головных сооружениях ирригационных систем устраиваются особые промывные приспособления (см. Головные сооружения).

Очень часто в русле канала, недалеко от его головной части, устраиваются особые песколовки, задерживающие песчаные наносы и сбрасывающие их затем, при открытии соответствующих затворов, в ту же реку, из которой выведена была вода. При проектировании магистральных каналов, в особенности небольших, обыкновенно принято для экономии в земляных работах проводить их согласно рельефу местности, постепенно сводя их с горизонтали на горизонталь сообразно уклону. Это очень часто вызывает необходимость придавать трассе каналов большую извилистость и малые радиусы закруглений, что может очень вредно отражаться на вогнутых откосах, размыв которых прямо пропорционален скорости течения и обратно пропорционален радиусу кривизны. Для определения безопасных радиусов кривизны R на поворотах предложен ряд эмпирических формул; одна из лучших — формула Девиса (Д в м):

где v есть средняя скорость воды в м/сек, F — площадь живого сечения в м 2 ; число 12 — постоянная величина, обеспечивающая минимальный радиус в 12 м. В более плотных грунтах величину радиуса, получаемую из этой формулы, можно несколько уменьшить, и наоборот, для легких и легко размываемых грунтов следует ее увеличить.

Когда при трассировании канала радиусы закруглений на поворотах оказываются чрезмерно малыми, канал, для обеспечения большей прямизны и сокращения длины, проводится местами в выемках и местами в насыпях.

В ирригационной системе, когда она состоит из каналов с земляными руслами, большая часть забираемой воды теряется различными способами, и только 25—35% ее расходуется полезно на питание растений. На всем пути от головного сооружения до полей орошения происходят непрерывные потери воды в каналах. Потери на испарение с водной поверхности каналов ничтожны (1—2 % общих потерь) и потому редко учитываются. Потери же на фильтрацию через дно и откосы земляных каналов чрезвычайно велики, и к тому же они очень опасны, т. к. способствуют подъему грунтовых вод, заболачиванию и засолению почвы.

Лучшим способом предохранения каналов от фильтрации является бетонирование их русла (фиг. 5 и 6), благодаря чему потери уменьшаются на 90%, а равно уменьшаются расходы по очистке каналов от наносов, по удалению из них водяных растений, по исправлению оползней и обвалов; кроме того, в бетонированных руслах можно безопасно увеличить скорость течения воды до 3 м/сек и более.

Расходы на бетонирование окупаются экономией в земляных работах, т. к. благодаря увеличению скорости течения воды можно уменьшить площадь поперечного сечения. Толщина слоя бетона, которым одеваются каналы, находится в зависимости гл. обр. от климата. В суровом климате, с морозами до —20°, слой бетона д. б. 0,3 м, в климате же мягком, когда понижение температуры ниже 0° представляет редкое явление, можно ограничиться слоем в 0,1 м. При бетонировании ирригационных каналов необходимо заботиться о хорошем дренаже под бетонной одеждой и об устройстве температурных швов. Бетонирование каналов обыкновенно ведется непосредственно в их русле, путем набивки в формы или путем покрытия из «цемент-пушки»; в некоторых же случаях бетонная одежда заготовляется отдельно в виде плит или железобетонных полуколец, соединяемых в русле канала цементной спайкой.

Каждый значительный магистральный канал снабжается по пути его следования целым рядом искусственных сооружений, необходимых для правильной его эксплуатации. Для предотвращения переполнения и, как следствие этого, размыва берегов канал снабжают водосливами, устройство которых заключается в понижении небольшой части банкета канала, обращенного к реке, до проектного уровня воды и в соответствующем укреплении этого участка бетонной или каменной кладкой.

Излишняя вода, попавшая в канал, переливается через такой водослив и по укрепленному руслу уходит обратно в реку. Такие водосливы располагаются обыкновенно непосредственно ниже головного сооружения канала, а также перед всеми опасными местами канала, например перед его косогорными профилями, где можно ожидать обвалов и перепруживания канала. Для возможности освобождения магистральных каналов от воды, например с целью ремонта, в нескольких местах, наиболее опасных, располагают водосбросы (фиг. 7), т. е. в банкете канала, обращенном к реке, устраивают укрепленные каменной или бетонной кладкой и закрываемые щитами отверстия, через которые вся вода из канала может быть выпущена к реке.

Для пропуска дождевой или ливневой воды по низинам, пересекаемым магистральными каналами, устраиваются ливнеспуски (фиг. 8).

Иногда для экономии они соединяются с водосбросами (фиг. 9).

Когда канал пересекает значительные низины, балки, овраги или же реки, то он переводится через них при помощи особых сооружений, акведуков ; расчет и конструкция опорных частей акведуков отвечают общим правилам дорожных мостов, верхнее же строение их представляет собой желоб для пропуска воды канала. Если почему-либо нельзя применить акведук, то устраивают дюкер, или так называемый обратный сифон.

Составными частями сифона являются верхний и нижний колодцы, труба и верхний и нижний бьефы канала. Сифоны, в верхнем (а часто и в нижнем) колодце снабжаются решетками для улавливания всякого рода плавающих тел. Вода движется по сифону в силу разности отметок горизонтов в верхнем и нижнем колодцах.

Небольшие водные потоки, пересекающие магистральный канал приблизительно на одном с ним уровне и несущие малое количество наносов, м. б. впущены в канал без большого вреда. Если же поток имеет большие размеры и несет большое количество воды с высокой скоростью, то этого допускать нельзя, т. к. вода, насыщенная наносами, занесет русло канала и вызовет переливание воды через банкеты и их размыв. В таких случаях прибегают к т. н. сюперпассажам , которые представляют собой невысокий акведук, по желобу которого проходит вода потока, а под ним — вода канала.

Если уклон русла, определенный расчетом, меньше уклона местности, по которому приходится проводить канал, то в некоторых местах канала устраиваются уступы, или перепады (фиг. 10 и 11).

Место перепада обыкновенно определяют там, где дно канала при своем продолжении поднялось бы в насыпи выше поверхности земли (фиг. 12).

Ради экономии перепады стараются приурочить к мосту или большой дороге, регулятору на канале или другому каменному или бетонному сооружению. Высота ступени перепада редко делается выше 4,0—5,0 м. Вместо перепада с большой высотой устраивают многоступенчатый перепад или последовательный ряд одноступенчатых перепадов. При незначительных уклонах перепад заменяют быстротоком (фиг. 13), который, в виду значительной скорости, снабжается в нижнем бьефе водобойным ящиком.

Длина быстротоков обычно делается не более 40,0—50,0 м. Перепады и быстротоки на больших каналах теперь часто сопровождаются устройством гидроэлектрических станций. В тех местах, где от магистрального канала должны отходить его ветви (распределительные каналы), располагаются сооружения, называемые регуляторами , или вододелителями , назначение которых отделять от магистрального канала количество воды, необходимое для орошения определенных участков орошаемой площади. На оросительных системах туземного типа эти сооружения носят временный характер и по конструкции мало отличаются от головных сооружений тех же магистральных каналов. На системах же инженерного типа они бывают постоянными и снабжаются затворами и щитами, допускающими строго точный раздел и измерение воды (фиг. 14).

Распределительные каналы по конструкции своей отличаются от магистральных каналов лишь размерами. Они также проводятся большей частью в полувыемке и в полунасыпи и снабжаются почти такими же сооружениями, как и магистральные каналы. В виду того что они обыкновенно проходят с большими уклонами, на них особенно часто устраивают перепады.

Оросительные каналы , подводящие воду к отдельным орошаемым участкам, или околоткам, имеют еще меньшие размеры. Их пропускная способность обыкновенно бывает около 0,03 м 3 /сек. Так как вода из них выпускается непосредственно к орошаемым растениям, то их стараются проводить либо в насыпных берегах, либо также в полувыемке и полунасыпи.

Во всяком случае уровень воды в них д. б. выше поверхности земли. Во избежание больших потерь в мелких оросительных каналах их очень часто заменяют в районах интенсивного хозяйства (садоводство) желобами и трубами. Трубы бывают трех родов: бетонные, глиняные и деревянные. Наиболее ходовые размеры труб: 15—30 см диаметром при толщине стенок 2,5—4,0 см.

Для выпуска воды на поверхность к подземным трубам прикрепляют трубчатые стойки с различными приспособлениями для равномерного распределения воды по оросительным бороздам (фиг. 15 и 16).

При закрытии трубы ниже стойки вода поднимается по стойке и через отверстия попадает в бороздки. Бетонные трубы не выдерживают напора воды более 3—5 м. Если же требуется несколько больший напор, то применяются глазурованные глиняные трубы. В некоторых американских садах водоснабжение устраивается при помощи деревянных труб, собранных из отдельных клепок и стянутых железными обручами.

Каналы водоотводной, или водосбросной, сети, в отличие от каналов сети распределительно-оросительной, располагаются обыкновенно в наиболее пониженных местах орошаемой площади и устраиваются исключительно в выемке (фиг. 17), для того чтобы они могли собрать излишние и фильтрованные воды и отводить их с орошаемых площадей.

Расчет каналов водоотводной сети зависит от количества воды, отводимой с орошаемых площадей; последнее, в свою очередь, зависит от многих причин: от оросительных норм принятых водооборотов, проницаемости дна и откосов, проницаемости почв и подпочв, уклонов и пр., и обыкновенно определяется опытом. В среднем расход воды водосбросной сети для систем средней интенсивности может составить около 25 % от расхода оросительной сети.

Потребность в воде

Состав культур на орошаемых площадях находится в полной зависимости от климата местности. На орошаемых землях наиболее теплых районов Средней Азии и Закавказья основными культурами являются хлопок, рис, люцерна, фруктовые деревья (до миндаля включительно), виноград и зерновые хлеба (пшеница, ячмень, просо, овес, джугара и др.); из них в северных районах Средней Азии постепенно выпадают: хлопок, рис, виноград, более требовательные сорта фруктов, и на первое место становятся: зерновые хлеба, люцерна, сахарная свекла, кенаф, менее требовательные к теплу фруктовые деревья (яблоки, груши, сливы, вишни и пр.), огородные овощи и бахчевые растения (арбузы, дыни). В засушливых местностях Заволжья основными культурами ирригационных систем м. б.: картофель, люцерна, сахарная свекла, кенаф, огородные овощи, фрукты (яблоки) и зерновые хлеба. Потребности тех или иных культур в оросительной воде определяются, прежде всего, индивидуальными особенностями растений, а затем местными природными условиями. Теоретически установить потребности отдельных культур в оросительной воде невозможно, и при определении количества воды, потребной для орошения, необходимо обращаться к экспериментам, культивируя растения в особых сосудах или же на особых поливных площадках и производя измерения вводимой воды.

Из растений, культивируемых на оросительных системах, менее всего воды требуют зерновые хлеба, хотя орошение отражается очень благоприятно на их росте, обеспечивая постоянные и обильные урожаи. Орошать зерновые хлеба следует 2—3 раза в лето. Если почва очень суха, первый полив делается еще до посева; если же почва достаточно влажна, первый полив откладывается до начала кущения.

Второй или третий поливы даются в периоды цветения или начала плодоношения. Количество воды, применяемой при орошении зерновых хлебов, зависит от климата и свойств почвы. В жарких местностях и при легких, хорошо дренируемых почвах применяется до 6000 м 3 /га воды за один полив. Напротив, в более холодном климате и при тяжелых почвах это количество понижается до 2000 м 3 /га и ниже.

На втором месте по потребности в оросительной воде стоят всякого рода пропашные растения — хлопок, сахарная свекла, картофель, кукуруза, сорго и др. Хлопок в Средней Азии, по данным опытных станций, должен поливаться около 4 раз в лето, с расходом воды 4000­—6000 м 3 /га, причем наибольшее количество воды дается во время цветения.

Сахарная свекла орошается 2—4 раза, и за каждый раз тратится 1000—1500 м 3 /га воды. Картофель также орошается 2—4 раза, и одно из этих орошений дается перед посевом. Общее количество воды для орошения картофеля составляет за все лето 3000—6500 м 3 /га.

Почти такого же орошения, как и пропашные растения, требуют правильно содержимые фруктовые сады, особенно если их междурядья содержатся в состоянии черного пара. В садовых районах Крыма в незасушливые годы деревья поливают 3—4 раза, а в засушливые 6—7 раз. При очень влажном лете и для садов, расположенных в низменных местах, ограничиваются 2—3 поливами.

Первый полив производят вслед за цветением деревьев — в конце апреля или в мае, второй дается в июне, третий в июле, четвертый в августе. Последний полив делается не позже середины сентября.

На каждое дерево дается до 6 м 3 воды, а на очень плотных почвах — около 3,5 м 3 . При 130 деревьях на гектар это составляет от 500 до 800 м 3 , а за все лето – 1500—6000 м 3 . На третьем месте по потребности в оросительной воде стоит люцерна, культура которой наиболее развита на ирригационных системах вследствие ее высокой рентабельности, окупающей оросительную воду. Люцерну поливают один раз весной, и потом после каждого укоса, которых в Нижне-Волжском крае бывает 2, а в наиболее теплых местах Средней Азии — до 5. При средних условиях, на 1 га люцернового посева следует давать за все лето 6000—8000 м 3 воды, в зависимости от числа укосов.

На четвертом месте стоят огородные овощи, которые д. б. постоянно в зеленом состоянии. Огороды в засушливых местностях приходится орошать очень часто — каждые 10 дней и даже каждую неделю. Общее количество воды для них достигает 10000 м 3 /га и более, но при каждом поливе, вследствие тщательности разделки площади, ее тратится относительно немного: 700—1000 м 3 /га.

Более всего воды для орошения требует рис, который от посева и почти до созревания должен находиться в воде. Он разводится на ирригационных системах Средней Азии приблизительно до 44° северной широты и примерно до той же широты может разводиться и на Кавказе. Для орошения риса требуется до 30000—40000 м 3 /га воды. Надо иметь в виду, что с рисовых полей стекает от 1/3 до 1/2 напускаемой на них воды. Эта сточная вода м. б. ниже вновь применена для орошения.

Подготовка почвы

Если под искусственное орошение поступают совершенно дикие земли, никогда ранее не обрабатывавшиеся, то они д. б. предварительно подвергнуты соответствующей подготовке, заключающейся в удалении дикой растительности и их выравнивании. В местности, покрытой травой или небольшими кустами, такая растительность легко удаляется при вспашке; напротив, когда степь покрыта зарослями крупных кустарников, удаление дикой растительности требует специальных приспособлений и обходится дорого. На ирригационных системах СССР кустарники выкорчевываются обыкновенно при помощи ручного труда, в Америке же применяют особые волокуши, устраиваемые из обыкновенного железнодорожного рельса, в который впрягается по паре лошадей с каждой стороны.

Рельс этот протаскивается, преимущественно зимой, когда земля замерзнет, через заросли несколько раз в противоположных направлениях и выламывает кустарник; последний собирают в кучи и сжигают, корни же выпахиваются тяжелыми плугами.

Способы полива

Способы полива (непосредственного орошения) м. б. разделены на 2 группы: орошение путем разлива воды по поверхности почвы (орошение затоплением) и орошение путем подвода воды к корням растений снизу и с боков (орошение инфильтрацией). К первой группе относятся способы полива: 1) напуском, 2) полосами, 3) площадками и 4) трубами. Полив напуском является самым примитивным из всех способов орошения посевов. При нем мало заботятся о тщательном выравнивании почвы, и вода при помощи канала подводится к наиболее возвышенной части поля и распределяется по нему посредством редких канавок, которые перепруживают при помощи специальных заслонок (фиг. 18), брезентовых запрудок или просто пучков травы.

Нижний берег канавок раскапывается, и вода выливается на посевы. От поливщика требуется значительное искусство в распределении воды, для чего ему все время приходится ходить по орошаемому полю и следить за правильным распределением струй. Этим способом поливают в гористых местностях зерновые хлеба и люцерновые посевы.

Более совершенным способом полива является способ полос, на которые разделяется орошаемое поле (фиг. 19). Полосы отделяются друг от друга невысокими валиками и выравниваются т. о., чтобы они имели небольшой продольный уклон и были горизонтальны в поперечном направлении.

Вода напускается в каждую полосу из канала, идущего вдоль верхнего края поля, и стекает при помощи шлюзового затвора в расположенную ниже полосу. При этом способе вода распределяется гораздо более равномерно, труда от поливщика требуется меньше, и урожаи получаются более равномерные. Этот способ практикуется главным образом в США для орошения зерновых хлебов и люцерны на легких открытых почвах, но здесь требуются относительно большие потоки (количества) воды — от 0,05 до 0,2 м 3 /сек.

Еще более совершенным способом полива является способ площадок, или «чеков» (checks). Поле разбивается при этом на ряд горизонтальных небольших участков, отделенных один от другого низкими валиками.

В участки напускается вода и стоит в них, пока не напитает достаточно почву. Валики располагаются двояко: или под прямым углом друг к другу, образуя прямоугольники (фиг. 20), или же по горизонталям местности, образуя площадки неправильной формы (фиг. 21).

Этому способу наиболее благоприятствует легкая песчаная почва с равномерным уклоном в 0,0002—0,0006 на единицу длины, при обеспеченном притоке оросительной воды, хотя он применяется и на более тяжелых почвах, когда нужно продержать воду дольше, чтобы обеспечить достаточное всасывание. В США таким способом орошаются зерновые хлеба, люцерна и рис, тогда как в Средней Азии и Закавказье — почти исключительно рисовые посевы. В несколько измененном виде полив площадками применяют для орошения фруктовых садов и огородов. Деревья располагаются строго по квадратам, и около каждого дерева устраивается площадка или бассейн (фиг. 22).

Вода из канала протекает по валику между двумя рядами бассейнов, поочередно, по парам, напускается в них и держится до тех пор, пока не напитаются в достаточной степени корни деревьев. По окончании полива, когда почва несколько подсохнет, поверхность бассейнов разрыхляется во избежание обратного поднятия влаги кверху по капиллярам и ее испарения. Способ площадок широко применяется в Калифорнии, главным образом для орошения земляники (клубники), цветов и некоторых овощей.

Очень часто полив культур производится при помощи разъемных переносных металлических труб или парусиновых шлангов, по которым вода доставляется непосредственно к поливаемым местам поля. Орошаемая площадка разбивается при этом на полосы 30—50 м шириной и длиной не более 400 м. Полосы поливаются частями, и после окончания полива части полосы трубы снимаются, производится полив следующей части полосы, а освободившиеся трубы переносятся на соседнюю полосу (фиг. 23).

При этом способе не только уничтожаются потери в поливной сети, но и потери на полях достигают минимума, т. к. вода доставляется непосредственно к увлажняемому месту поля. Для получения равномерного увлажнения желательна предварительная подготовка поверхности поля в виде тщательной планировки. Гидранты, соединяющие подземные напорные трубы с трубами, расположенными на поверхности поля, обыкновенно представляют собой кусок бетонной трубы, поставленной вертикально и соединенной на цементном растворе с подземной трубой (фиг. 24); с верхней стороны к этой трубе прикреплено колено из железной оцинкованной трубы, к которому присоединяется парусиновая кишка, передающая воду в переносные трубы.

Когда орошение из данного гидранта не производится, он закрывается деревянной пробкой. Разъемные переносные трубы диаметром 30—40 см обычно делаются из оцинкованного железа и состоят из отдельных звеньев длиной около 3 м, достаточно легких для переноски.

Один конец труб имеет слегка коническую форму, чтобы при соединении их можно было получить достаточно плотное и водонепроницаемое соединение. Во избежание порчи растений трубы иногда укладывают на легкие переносные козлы. Этот способ находит, однако, вследствие своей дороговизны, крайне ограниченное применение, родиной его является южная Калифорния, где он применяется для полива люцерны и кормовых культур и в меньшей мере — для полива садов.

Все вышеописанные способы орошения затоплением м. б. применяемы на легких почвах, неспособных от действия воды спекаться и образовывать корку, а также для тех растений, шейки которых (между корнем и стеблем) не боятся смачивания водой. В противном случае приходится прибегать к поливам инфильтрацией, которые бывают 3 видов: бороздами, грядами и джояками.

При орошении бороздами поле покрывается рядами небольших узких и мелких борозд, по которым пускается вода. Вода впитывается через дно борозд и передается корням, не смачивая непосредственно поверхности почвы в промежутках между ними. Водопроводящие каналы строят поперек поля, оросительные же бороздки — вдоль уклона или под известным углом к нему, в зависимости от ската поля.

Каналам придается самый ничтожный уклон, для того чтобы при перепруживании канала вода равными струйками выливалась во все бороздки, расположенные выше подпрудок. В некоторых местностях на таких каналах устраиваются на известном расстоянии один от другого деревянные или бетонные затворы, между которыми поддерживается совершенно горизонтальный уровень воды.

Затворы снабжаются заставками, при помощи которых можно подпруживать воду до желаемой высоты, давая вместе с тем возможность излишней воде сливаться вниз по каналу; вода выпускается из канала в бороздки при помощи трубочек или ящиков, которые сколачивают из дранок и вкапывают в нижний берег канала. Эти трубочки располагаются в одной горизонтальной плоскости, несколько выше низкого уровня воды в канале, когда затворы открыты.

Когда же затворы закрываются, вода поднимается и равномерно затопляет устья трубочек, через которые и вытекает в бороздки. В других местностях вода из водопроводящего канала отводится в бороздки при помощи простого раскапывания берега канала, без посредства трубочек, и распределяется между отдельными бороздками при помощи лопаты; при этом способе от поливщика требуется постоянный надзор за распределением воды, что является совершенно излишним при применении трубочек. Иногда вода в бороздки направляется не прямо из канала, а идет сначала в особую распределительную канавку и затем из нее, при помощи раскапывания ее берегов, пропускается в бороздки (фиг. 25).

Последний способ применяется обыкновенно на легко размываемых почвах. Способ борозд может применяться при орошении всякого рода культур, но особенно часто он применяется (в Америке) при орошении огородов и плодовых садов. При мелких бороздах промежуток между ними достаточен в 0,75 м, при глубоких же — промежутки доходят до 1,5 м. Для проведения борозд можно пользоваться простыми орудиями, в роде изображенного на фиг. 26.

В орошаемых районах Крыма борозды проводятся вокруг садовых деревьев кольцеобразно, с расчетом, чтобы вода подводилась непосредственно к мелким корням деревьев, которые располагаются под краями кроны (фиг. 27).

Некоторым видоизменением способа орошения по бороздам является способ орошения по грядам , применяемый на огородах. При этом способе растения располагаются на грядах шириной около 1 метра и самой разнообразной длины, совершенно так же, как это делается при огородничестве без орошения в центральных округах РСФСР; вода же пускается с малым уклоном по бороздам, проведенным между грядами, и орошает растения путем капиллярного просачивания.

Такой способ обыкновенно практикуется на почвах более тяжелых, обладающих капиллярными свойствами. В самое жаркое время огородники при помощи лопат выплескивают воду из борозд на гряды для увлажнения самих растений. Этот способ особенно пригоден для местностей, в которых, несмотря на преобладание засушливой погоды, среди лета иногда случаются большие дожди, подтопляющие растения. При таком способе это подтопление становится невозможным, т. к. растения расположены высоко на грядах, глубокие же борозды хорошо отводят воду.

Способ полива джояками , распространенный в хлопковых районах Средней Азии, немногим отличается от способа междугрядного орошения (фиг. 28).

В случае больших уклонов, преобладающих на полях Средней Азии, гряды (джояки) проводятся не в прямом направлении, а зигзагами. Растения располагаются на самых джояках, вода же медленно протекает по междурядиям, постепенно увлажняя с боков корни растений. Так обыкновенно орошаются в туземных хозяйствах посевы хлопка.

Искусственным орошением в местностях с засушливым климатом можно достигать поразительных результатов. Сухие и бесплодные пустыни превращаются в цветущие поля и сады, а доходность засушливых земель увеличивается в десятки и сотни раз. Но то же искусственное орошение, при неправильном и чрезмерном его применении, легко может быть причиной порчи земель.

Ни при одном из существующих методов орошения нет возможности целиком утилизировать воду для поглощения корнями растений, т. к. очень значительная часть воды проходит мимо корней и опускается в подпочву. При малых поливах это количество непроизводительно теряемой воды невелико, но при обильном орошении корни удерживают прежнее количество влаги, весь же излишек воды уходит в подпочву, в грунтовые воды, уровень которых поэтому поднимается. В результате получается заболачивание или даже засоление почвы.

Лучшим способом предупреждения таких последствий является максимальная экономия оросительной воды, достигаемая путем тщательного выравнивания поверхности орошаемых почв, пользования наиболее совершенными методами (поливы по бороздам) и обязательного рыхления междурядий после каждого орошения. Это рыхление, сохраняя в почве влагу, внесенную при поливах и уничтожая сорные травы, часто дает возможность обходиться вдвое меньшим количеством оросительной воды.

Когда вся вода реки, служащей для целей искусственного орошения, оказывается распределенной по каналам, а в долине имеются еще значительные площади земель, нуждающиеся в орошении, то невольно возникает мысль об использовании той воды, которая протекает вне ирригационного периода — осенью, зимой и весной. Использование это возможно путем собирания этой воды в особых водохранилищах, которые могут устраиваться двояко: в виде небольших индивидуальных прудов на землях отдельных водопользователей и групп, в пределах орошаемой площади, или в виде больших резервуаров, расположенных выше орошаемых площадей. Водохранилища на орошаемых площадях нежелательны: они отнимают много площади от культур и требуют дорогих питающих каналов, а потому применяются редко. Водохранилища в верховьях рек гораздо удобнее, тем более что реки, служащие для орошения, имеют обыкновенно горный характер и в их верховьях всегда можно найти подходящие ущелья и места для устройства высоких плотин.

Особенно крупные плотины и водохранилища устроены в США. У нас в Средней Азии и Закавказьи также имеется много удобных мест для устройства плотин и водохранилищ, но время для широкого строительства в этой области еще не наступило: до настоящего времени далеко еще не использована наличная летняя вода рек в этих районах.

Организация водопользования

Крупная ирригационная система, представляющая весьма сложный и дорогой механизм, требует надлежащей организации для ее эксплуатации. Прежде всего, вся вода, поступающая в магистральный канал и остальные части системы, подлежит точному учету.

На туземных системах этот учет ведется на-глаз, при помощи различных единиц, вроде «кулака» (Средняя Азия), «баша» (Закавказье), «цапки» (Крым) и т. п. весьма неопределенных измерителей, представляющих собой такой поток воды, с которым удобно управляется один водопользователь при орошении своего посева. На системах, устроенных по правилам техники, учет воды ведется при помощи гидрометрических способов, дающих выражение количеств протекающей воды в м 3 /сек или л/сек.

Когда приходится измерять воду регулярно в одном и том же месте значительного канала, имеющего небольшой уклон, его русло обделывают на некоторую длину досками или же бетоном в виде прямоугольного желоба и в этом желобе скорость течения измеряют при помощи вертушек (см. Гидрометрия и Гидрометрические приборы). В неглубоких каналах, несущих небольшое количество воды, трудно бывает определить скорость при помощи вертушки. В таких случаях измерение производится при помощи водослива. Из различных систем водосливов наибольшим распространением пользуется в последнее время так называемый водослив Чиполетти, представляющий собою трапецеидальный водослив с наклоном боковых стенок в 75° 30′. Расход воды через этот водослив определяется по формуле:

где b — длина порога водослива, a h — напор воды над порогом. Для удобства пользования этой формулой составляются таблицы, по которым вычисляют количество переливающейся воды, измерив лишь глубину слоя. Часто на водосливе имеется самопишущий прибор.

В Италии при распределении воды между отдельными водопользователями еще с 16 в. применяются т.н. модули . Это — постоянные устройства, б. ч. каменные, предназначенные специально для измерения расхода воды. На фиг. 29 показан миланский модуль.

При проведении не отягченной взвешенными наносами оросительной воды по трубам иногда пользуются водомерами водопроводного типа, например, водомером Вентури (см. Водомеры). Когда не требуется особенная точность измерения, пользуются простыми затворами, устанавливаемыми на каналах.

Если уклон канала достаточно велик, затворы устанавливаются таким образом, чтобы получить водослив. Расход определяется по формуле прямоугольного водослива (см. Водослив).

Когда уклон канала мал и перепада получить нельзя, воду пропускают под щитом затвора (фиг. 30) и для определения расхода пользуются формулой желоба и погруженного отверстия:

в которой а и b — высота и длина отверстия, a h — разница уровней воды перед отверстием и за ним. По этим формулам составляют таблицы, которыми пользуются водные надзиратели при определении количества воды, проходящей через затворы.

Дальнейшим условием правильной эксплуатации каждой системы ирригации является правильное распределение воды путем установления соответствующего водооборота. Возможны два случая распределения воды из магистрального канала по каналам распределительно-оросительной сети: 1) когда из него получают воду все младшие каналы одновременно, 2) когда они получают воду по очереди.

В первом случае мы имеем дело с непрерывным водопользованием. Конечно, оно осуществимо только тогда, когда система обильна водой. Обыкновенно же бывает невыгодно осуществлять непрерывную подачу воды во все каналы системы одновременно и приходится определенным категориям каналов давать воду с перерывами.

Промежутки времени, через которые каналы получают воду, определяются или по заранее установленным очередям, и тогда мы имеем форму очередного водопользования, или же по предварительным заявкам на воду со стороны водопользователей — водопользование по требованию. При непрерывной системе водопользования возникают очень большие расходы воды, большие потери на фильтрацию и испарение, большие количества сбросных вод, часто вызывающие заболачивание и засоление полей.

Единственное преимущество этого способа заключается в удобстве управления водой и взимания за нее платы пропорционально орошаемой площади. Такая система обыкновенно применяется в местностях с очень обильными водными запасами и с экстенсивными формами хозяйства.

В основе идеи очередного водопользования лежит подача в каналы относительно крупной поливной струи на сравнительно короткое время; продолжительность полива уменьшается для отдельного водопользователя вдвое или втрое сравнительно с первым способом. Выгоды очередного водопользования заключаются в уменьшении рабочей силы, потребной для полива, и в меньших фильтрациях на самых полях при сильно проницаемых почвах. На сильно проницаемых почвах некоторых районов Туркестана (например, Голодная степь) и особенно в первые годы орошения новых земель сокращение времени полива и увеличение поливной струи при очередном водопользовании дают не только лучшие результаты, но и вообще являются единственно возможным способом в виду огромных потерь воды на фильтрацию внутри надельной сети и особенно на полях. Наиболее благоприятной оказывается подача воды отдельным участкам через сравнительно продолжительные промежутки времени.

При водопользовании по требованию оросительная вода отпускается в заранее установленное время и в количестве, отвечающем требованиям водопользователей. Плата за воду устанавливается в таких случаях по объему ее потребления, причем на некоторых наиболее интенсивных системах устанавливается дифференциальный тариф, т. е. при большем потреблении на единицу площади взимается большая плата за единицу объема воды. Благодаря этому получается значительная экономия воды и меньшая опасность заболачивания и засоления. Система водопользования по требованию обычно связана с большими расходами на администрацию, а потому применяется относительно редко. Гораздо чаще применяется система очередного водопользования, причем очередь устанавливается или на магистральных каналах, когда работает одновременно только часть распределителей (фиг. 31);

или на распределителях, когда магистральный канал и распределители работают непрерывно, а оросители соединяются в группы, питаемые водой поочередно (фиг. 32);

или, наконец, по оросителям, когда непрерывно работает вся сеть, а оросители одновременно удовлетворяют только отдельные группы водопользователей по очереди (фиг. 33).

Водораспределение в этом случае может быть и комбинированным, если распределение происходит одновременно по двум или по нескольким элементам системы.

Для правильного функционирования сооружений ирригационной системы необходим соответственный штат технико-административного персонала. На туземных системах Средней Азии во главе каждой системы обыкновенно стоит «арык-аксакал» (водный надзиратель), наблюдающий за техническим состоянием всех каналов, распределением трудовой, денежной и материальной повинностей по ремонту каналов и сооружений и за распределением воды между отдельными распределителями, орошающими отдельные участки площади, находящиеся в общем пользовании отдельных общин. Помощниками арык-аксакала являются «мирабы» (водные старосты), заведующие отдельными распределительными каналами и распределяющие воду непосредственно между водопользователями. Эти должности являются выборными и оплачиваются б. ч. известной долей урожая с орошаемых земель, что создает заинтересованность администрации в исправной работе каналов. В последнее время в Средней Азии управление ирригационными системами из рук туземной администрации постепенно переходит в руки управлений водным хозяйством ( водхозов ), назначающих арык-аксакалов и мирабов из подготовленных технических работников; вместе с тем и натуральная оплата труда заменяется денежным довольствием, по ставкам из средств водного сбора , которым заменяется натуральная повинность населения по содержанию систем.

В Америке и Индии во главе каждой крупной инженерной системы обыкновенно стоит главный инженер-гидротехник, при котором находится особая контора, сосредоточивающая в себе все управление системой.

Экономика

Стоимость устройства систем, из расчета на каждую фактически орошаемую единицу площади (га), м. б. самой разнообразной — от нескольких десятков рублей до нескольких сотен, в зависимости от местных условий, от размеров орошаемой площади и от оборудования системы. Сведений о стоимости ирригации в главнейших районах СССР почти не имеется, — большинство систем было сооружено самим населением много лет тому назад без всякого учета стоимости. Нет также сведений и о стоимости их эксплуатации, т. к. до последнего времени эта эксплуатация велась путем натуральной повинности населения. Из заграничных данных в этом отношении безусловно лучшими являются данные США. По данным последнего ценза (1920 г.), средняя стоимость устройства ирригации на 1 га составляет 128 р. 70 к., доходя в отдельных случаях до 800 р. В частности, средняя стоимость орошения 1 га при выводе воды из рек самотеком составляет 109 р. 50 к., при подъеме из рек насосами — 134 р. 44 к., при отводе воды из самоизливающихся колодцев — 177 р. 20 к. и при выкачивании воды из колодцев насосами — 220 р. Стоимость эксплуатации на 1 га в год составляет в среднем 11 р. 66 к. В частности, при выводе воды из рек самотеком — 6 р., при подъеме воды насосами из рек — 30 р. 12 к., при отводе воды из самоизливающихся колодцев — 13 р. 22 к. и при выкачивании воды из колодцев насосами — 48 р. ЗЗ к.

Рентабельность ирригации определяется теми условиями сельского хозяйства, которые становятся при этом возможными. Пустыни Средней Азии, получающие менее 250 мм атмосферных осадков в год, в своем естественном виде являются пригодными только для пастьбы скота, и то лишь весной. Эти же земли после устройства искусственного орошения дают в среднем с 1 га по 1 тонне хлопка-сырца (120—180 р. за т), по 2—2,6 т риса, до 13,3 т люцернового сена, до 1,6 т и более пшеницы и пр. В местностях менее засушливых, каковы Поволжье, Северный Кавказ и южная Украина, искусственное орошение значительно увеличивает урожаи зерновых хлебов, как видно из табл. 2, составленной по данным профессора Н. С. Фролова для Новоузенского р. Пугачевского округа.

Что касается огородных и садовых культур, то в таких местностях без искусственного орошения они вообще невозможны, при орошении же, по данным профессора Н. С. Фролова, они дают следующие урожаи с 1 га (в т): картофель 15, капуста 200, яблоки 6, груши 4. Лучшим показателем рентабельности ирригационных устройств могут служить результаты статистического обследования ирригационного дела в США с 1890 по 1920 г., приведенные в табл. 3.

Проектирование

Проектирование крупной ирригационной системы в мало изученных местностях требует предварительных тщательных и разносторонних обследований и изысканий. Прежде всего д. б. выяснен климат местности для определения возможности тех или иных культур и их потребности в оросительной воде.

При наличии метеорологических станций пользуются их наблюдениями за более, или менее продолжительный срок; если же таких станций и наблюдений нет, их необходимо организовать во всех местах, предположенных к орошению площадей. Таким образом выясняются естественные условия увлажнения местности и необходимость орошения.

Определяются длина безморозного периода и сумма температур за этот период, что дает материал для суждения о возможности культуры тех или иных растений. Если предполагается необходимость в устройстве водохранилищ, то метеорологические наблюдения д. б. организованы не только на предположенных к орошению площадях, но и в верховьях рек, источников будущего орошения, на их водосборных площадях.

Здесь д. б. обращено особое внимание на осадки и, в частности, на снеговой покров. Попутно д. б. организованы гидрологические обследования для выяснения водных запасов и режима всех водных источников, могущих служить для ирригации данного района. В местах будущих головных сооружений и водохранилищ устраиваются гидрометрические станции и посты.

Одновременно берут пробы воды для определения наносов ее и химического состава. Все наблюдения дают возможность судить о количестве воды, могущей быть использованной во время ирригационного периода, а равно и о качестве ее.

Затем приступают к рекогносцировочным изысканиям для определения общего топографического строения местности, для выяснения границ площадей, доступных для ирригации, и для выбора ориентировочного направления магистральных каналов. В засушливых районах Средней Азии и Кавказа, с резко выраженным рельефом, большую пользу при этом может оказать барометрическая нивелировка.

Одновременно производятся и геоботанические обследования относительно пригодности почв в данной местности для орошения и культуры. Когда выяснены в общих чертах все эти данные и приблизительно определены подлежащие орошению участки, можно приступить к производству детальных изысканий для составления проектов орошения.

Эти изыскания заключаются в производстве подробной съемки и нивелировки участков, намеченных под орошение, с предварительной триангуляцией, в масштабе 1:10000 или 1:5000 для получения планов в горизонталях через 1 или 2 м, в зависимости от сложности рельефа. Вместе с тем производятся детальные почвенные исследования ходовыми линиями, со взятием почвенных образцов.

Эти линии и места взятия образцов заснимаются, и в результате получается подробная почвенная карта в масштабе съемки. Составляется и геологическая карта с указанием грунтовых вод и выяснением местонахождения пород, пригодных в качестве строительных материалов.

После этого на плане местности в горизонталях намечают уже точное направление возможных магистральных каналов и определяют площади могущих быть орошенными земель. На особо избранных участках местностей, предположенных к орошению, организуются т. н. гидромодульные исследования, заключающиеся в опытах по орошению культур на особых делянках, для орошения которых вода добывается из ближайшего водного источника — реки, пруда или колодца. В результате выясняются наиболее желательные в данной местности севообороты, поливные нормы, отношение данных почв к оросительной воде, потребность в дренаже и пр. На основании этих данных составляются т. н. графики поливов (фиг. 34) для выбранной системы севооборота.

Графики составляются следующим образом. По горизонтальной оси откладываются периоды времени, в продолжение которых должен производиться каждый полив данной культуры, а по вертикальной — секундные расходы воды, необходимые для этих поливов по формуле:

где q — периодический гидромодуль потребления данной культуры в м 3 /сек, m — поливная норма в м 3 /га, t — период полива данной культуры в сутках, а 86400 — число секунд в сутках. В результате нанесения секундных расходов, необходимых для полива всех культур, получается возможность определить общий секундный расход, необходимый для поливов всей орошаемой площади в продолжение всего ирригационного периода. Т. к. на таких графиках часто получаются очень высокие «пики», вызывающие большие расходы каналов на короткие промежутки времени, и «провалы», когда каналы должны совершенно пустовать, то обыкновенно первоначально выработанный график «укомплектовывается» (фиг. 35) со смягчением пиков и провалов, но, по возможности, без ущерба для фаз развития растений.

Укомплектование графика поливов производится так, чтобы в результате он по возможности соответствовал кривой режима источника орошения.

График поливов дает необходимый секундный расход воды данной системы у места потребления ее на полях. Для получения расхода подачи воды в головной части системы необходимо разделить расход, определенный по графику поливов, на КПД системы; КПД колеблется в пределах 0,2—0,9, в зависимости от состояния каналов данной системы. Получив т. о. необходимый расход магистрального канала, определяют все необходимые его элементы и в том числе уклон по вышеприведенным формулам Гангилье-Куттера или Базена. Точно так же определяют элементы распределительных, оросительных и водосбросных каналов, а затем эти каналы наносят на план предположенной к орошению местности и трассируют в натуре, принимая во внимание топографические условия и почвенные особенности, причем намечают необходимые искусственные сооружения. Места расположения каналов и искусственных сооружений заснимают в крупном масштабе (около 1:100) и приступают к составлению окончательного проекта со всеми сооружениями.

Организация ирригационных предприятий

Предприятия по устройству ирригации могут организовываться разными способами. Пионер колонист засушливого района, водворившийся близ горной речки, обыкновенно своим личным трудом выводит небольшой оросительный канал и орошает свой участок. Когда вывод канала непосилен одному колонисту, он соединяется с соседями для организации группового, или общинного, предприятия.

Если отдельные хозяйства легализируют свой союз, получается предприятие кооперативное («мелиоративное товарищество») без принудительного участия или с принудительным участием, если в данной стране действует закон, по которому несогласное меньшинство хозяев обязано примкнуть к мелиоративному товариществу, когда того требуют технического соображения. В некоторых странах для организации такого товарищества требуется желание 50% хозяев, в других же, как например, в СССР, — 2/3 (по декрету 1923 г.). В некоторых случаях ирригационные предприятия организуются частными предпринимателями, торгующими затем водой (коммерческое предприятие) или продающими всю ирригационную систему товариществу водопользователей.

Все эти типы предприятий могут организовываться в местностях уже колонизованных, где есть землепользователи. Гораздо труднее обстоит дело, когда приходится орошать большие пространства земель путем организации крупных систем ирригации в целях колонизации. В таких случаях за это дело обыкновенно берется само государство, орошающее и колонизующее пустынные земли.

Оно или само эксплуатирует ирригационные системы, продавая воду поселенцам, как в Индии, или же переуступает все сооружения ирригационной системы кооперативу — товариществу водопользователей по стоимости на продолжительный срок, как в США (по закону «Reclamation Act» 1902 г.). Иногда, как, например, в США (по закону Carey), дело орошения и колонизации земель поручается концессионерам, которые обязуются в определенный срок оросить и колонизовать отводимые им крупные участки государственной земли и затем передать все ирригационные устройства в определенный срок и по установленным ценам товариществам водопользователей, составленным из поселенцев, для эксплуатации на кооперативных началах. Т. о. образуются предприятия правительственные и концессионные. Табл. 4 показывает, каким образом распределялась фактически орошаемая площадь США (по данным цензов 1910 и 1920 гг.) между разного рода предприятиями.

Из этой таблицы можно видеть, что в последнее время в США наибольшую тенденцию к развитию получают кооперативные с принудительным участием и правительственные предприятия, передаваемые товариществам водопользователей. Эти кооперативы, называемые в США «оросительными округами» (Irrigation districts), оказались настолько удачными мелиоративными организациями, что обыкновенно теперь по их типу создаются и те товарищества водопользователей, которым передаются законченные предприятия, как федерального правительства, так и концессионные.

Источник: azbukametalla.ru

Все о системе оросительной мелиорации: понятие, цели, виды и способы орошения

Всё о дренаже

Сельскохозяйственная мелиорация представляет собой систему различных мероприятий, основная цель которых — улучшение качества грунта в неблагоприятных климатических условиях и повышение плодородности почвы с целью получения богатого урожая сельскохозяйственных культур.

Мелиорация положительно влияет на развитие сельского хозяйства, способствует повышению уровня жизни и деятельности человека.

Мелиорация, путем изменения водного режима, комплексно влияет на воздушную, питательную, тепловую и агробиологическую составляющую почв. В результате увеличивается плодородность грунта, что ведет к получению хороших и постоянных урожаев сельскохозяйственных культур.

Ирригация как вид мелиоративных работ

Орошение (ирригация) — вид водной мелиорации, применяемый в местах, где естественное увлажнение почв не достаточно хорошее или не постоянное.

Цель орошения — предотвратить засушливость почвы за счет восполнения дефицита влаги. Основные цели орошения:

• получение хорошего урожая любых видов сельскохозяйственных культур в различных климатических условиях за счёт регулирования водного, а также связанных с ним режимов в почве;
• промывка и очищение грунта;
• защита почвы от морозов;
• подкормка растений питательными веществами;
• внесение в почву средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей с поливной водой.

Виды оросительных мероприятий

Оросительные мелиорации подразделяют на следующие виды:

• увлажнительная;
• обводнение земель;
• удобрительная;
• отеплительная.

1. Чаще всего встречаются увлажнительные мелиорации. Их цель — восполнение дефицита влаги в почве путем искусственной подачи воды.

Отдельно выделяют разовое или однократно действующее орошение. Его используют весной путем задержания талых вод на участке или летом, додачей воды на участок во время паводка. Цель — создание запасов воды на случай засухи, при этом глубина увлажнения почвы составляет 1,5-2 м и более.

Разовое орошение используется для увлажнения полей, пастбищ и быстрорастущих растений. Отличительная особенность данного вида — экстенсивный способ использования орошаемых земель и водных ресурсов.

Способы

По способу подачи воды в почву, орошение бывает:

• Поверхностное.
• Дождевание.
• Подпочвенное.
• Капельное.

Поверхностная система

Поверхностное — такой способ орошения, когда вода подается на грунт сплошным потоком или отдельными струями и впитывается под влиянием гравитации.

Данный вид рекомендуется к использованию на уклонах не более 0,01-0,03.

Поверхностное орошение бывает:

• полив по бороздам;
• полив по полосам;
• полив затоплением.

1. По бороздам — вода поступает в почву посредством стенок и дна борозд. Борозды представляют собой неглубокие канавки, расположенные на поле, которое нуждается в дополнительном орошении, параллельно друг другу. Требования к поливным бороздам — быть прямыми, с одинаковой глубиной и поперечным сечение по всей длине.
2. При поливе по полосам вода подается на определенную часть орошаемой площади и распространяется по ней самотёком. Такое орошение подходит для культур сплошного сева, а также используется как полив, подготавливающий почву к посевным работам.
3. При поливе затоплением необходимо орошаемый участок оградить со всех сторон. Затем подают воду до тех пор, пока на площадке не образуется сплошной слой высотой от 5 до 25 см, который медленно впитывается в почву. Затопление используют для орошения трав и культур рисового севооборота, а также в качестве промывного полива на засоленных землях.

Подпочвенная конструкция

При подпочвенном орошении вода подводится сразу к корням растений из системы подпочвенных увлажнителей, а поверхность грунта становится влажной благодаря проникновению жидкости в частицы грунта.

Подпочвенное орошение требует постройки особых систем, состоящих из трубопроводов, оборудованных шлюзами. Шлюзы перекрывают по необходимости во время весенних и летних агротехнических работ.

Обратите внимание! Именно подпочвенное орошение делает возможным полную автоматизацию процесса увлажнения почвы, без вмешательства человека.

Дождевание

Дождевание — способ орошения, когда вода под давлением подается специальными механизмами в воздух, рассеивается и падает на растения и почву в виде капель, имитируя дождь. Данный способ широко применяется для различных типов поливов, при борьбе с сорняками в воду добавляют реагенты и вещества, уничтожающие вредные растения, и др.

Дождевание — отличный вариант орошения при выращивании овощей, ягод, плодов, зерновых культур. Особую популярность данный вид орошения получил в районах с недостаточным естественным увлажнением.

Капельный поливной метод

При капельном орошении вода через сложную систему небольших трубочек доставляется к каждому растению. Капельное орошение может осуществляться по капельным трубкам и капельным лентам.

• Трубки в системе используются цельные полиэтиленовые, диаметр их составляет от 16 до 20 мм, а толщина стенок от 100 микрон до 2 мм. К ним прикрепляют капельницы, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри трубок.
• Ленты представляют собой капельные полиэтиленовые линии, которые сворачивают в трубку и склеивают или сваривают. При этом внутри шва оставляют небольшие пространства, которые образуют компоненты капельницы – фильтрующие отверстия.

Данный вид орошения применяют во всех местах, где культурам необходим полив (на огородах, фермах, в садах, парниках). Капельное орошение требует использования современных технологий. Вода подается непосредственно к корням растений, не оказывая вреда стволу и листьям. Так:

• во-первых, экономятся средства из-за рационального использования влаги;
• во-вторых, урожаи становятся больше;
• в-третьих, состав почвы не вымывается.

Конечно, капельное орошение требует приобретения специального оборудования, но оно очень быстро окупается. Оборудование для капельного орошения требует особого ухода, ведь вода содержит мелкие частицы песка и минералов, которые оседают на дне тонких трубочек капельницы и они очень быстро забиваются. Приходится разбирать систему и устранять засоры.

Это можно предотвратить, если установить фильтры перед монтажом оросительной системы. Благодаря очищенной фильтром воде срок эксплуатации труб значительно увеличивается.

Водные источники для полива

К водоисточникам относятся различные природные или созданные человеком водоемы, например, река, пруд, водохранилище, подземные воды из скважины и прочие. Источник должен:

1. содержать необходимое количество воды;
2. находиться возле орошаемой территории;
3. соответствовать экологическим нормам.

Источниками воды для регулярного орошения могут служить:

• поверхностные природные или искусственные водоемы (реки, пруды, озера, моря, водохранилища);
• подземные, сточные, дренажные воды.

Прежде чем остановить свой выбор на том или ином источнике воды для орошения, проводят тщательный анализ его характеристик:

Источник: blog.ost-drain.ru

Ирригация Полей: Системы Орошения И Их Применение

Ирригация – распространенная и необходимая сельскохозяйственная практика, поскольку вода – важный фактор для роста растений, наряду с наличием света и тепла. В некоторых регионах частые дожди обеспечивают достаточное количество осадков. Тем не менее, большинство сельскохозяйственных угодий нуждаются в регулярном искусственном орошении. При этом, капельное орошение – наиболее популярный метод полива во всем мире. Система орошения полей с помощью искусственных каналов позволяет заниматься земледелием даже в пустынных регионах.

Что Такое Орошение?

Орошение или ирригация – это дополнительный полив на тех территориях, где естественных осадков недостаточно. Орошение играет важную роль в развитии культур и повышении их урожайности. Для засушливых регионов Африки, Азии и Южной Америки – это единственный способ эффективного и стабильного ведения сельского хозяйства.

Классификация Ирригационных Систем

В сельскохозяйственной практике выделяют четыре основных типа искусственного орошения полей.

Поверхностное Орошение

Данная ирригационная система земледелия предполагает распределение воды естественным путем, в соответствии с законом гравитации. Для поверхностного орошения почвы не требуются сложные инновационные технологии, но необходимо большое количество водных ресурсов. Поэтому поверхностное орошение полей зависит от типа почвы и целесообразно только при условии ее низкой инфильтрационной способности: оно применимо для глинистых грунтов и малоэффективно для песчаных.

Поверхностное орошение осуществляется несколькими способами: орошение затоплением, бороздовое орошение и полив напуском по полосам.

Орошение Затоплением

Этот метод предполагает сооружение насыпей по периметру участка и его затопление. Вода находится на поверхности поля длительное время. Такая ирригационная система в основном применяется для выращивания риса, но также подходит для пшеницы. Ирригация затоплением используется на равнинных территориях, при необходимости поверхность выравнивается дополнительно.

Бороздовое Орошение

При бороздовой ирригации вода заполняет длинные траншеи, которые находятся на уровень выше, чем выращиваемые сельскохозяйственные культуры. Вода стекает на ряды по закону гравитации или поступает по сифонным трубкам и вентилям.

Полив Напуском По Полосам

В данной системе ирригации вода поступает напуском по полосам с использованием сифонных трубок или вентилей, как и при бороздовом орошении.

Спринклерное Орошение

Посевы опрыскиваются системами автоматического орошения или оборудованием с ручным управлением. Спринклерные системы ирригации фиксируются на определенный срок или находятся в поле постоянно, с возможностью перемещения и вращения поливалок. Спринклеры отличаются силой напора и диаметром капель, в зависимости от сопел и насадок.

Данная ирригационная система не является универсальной и не подходит для полива некоторых культур, поскольку капли большого размера и высокий напор воды могут повредить растения, особенно в период цветения и опыления. Кроме того, спринклерные установки засоряются нерастворимыми частицами, которые попадают внутрь системы и выводят оборудование из строя. Распределение воды при спринклерной ирригации зависит от скорости и направления ветра.

Капельная Система Орошения

Что представляет собой система капельного орошения и как она функционирует? Вода подается каплями по тонкой ленте, установленной по рядам, поэтому такая оросительная система называется капельной. Значительным преимуществом капельной ирригации является снижение потребления водных ресурсов, поскольку капли поступают под низким давлением непосредственно к культуре. Кроме того, дефицит влаги на неорошаемых участках препятствует развитию сорняков. Отсутствие сорняков экономит питательные вещества в почве.

Капельные ленты повреждаются техникой и засоряются, если внутрь системы попадают нерастворимые частицы. Если же применяемые вещества растворяются в воде, ирригацию и внесение удобрений можно объединить. Данный метод известен как фертигация.

Подземное Капельное Орошение

Вода поступает по поливному трубопроводу и ленте с капельницами к корням растений под поверхностью почвы. Как и при наземной капельной ирригации, для данной системы характерен минимальный расход воды. Кроме того, поскольку вода подается под землей, она не испаряется.

Внутрипочвенные капельные линии повреждаются не только нерастворимыми частицами, но и корнями растений, грызунами, а также при движении техники и обработке полей.

EOSDA Crop Monitoring

Спутниковый мониторинг – управляйте полями дистанционно с помощью одной платформы!

Пути Оптимизации Ирригации: Как Получить Больше При Снижении Затрат

Орошение почвы требует большого количества ресурсов (в том числе, водных, энергозатрат, сельскохозяйственной техники, рабочей силы). Тем не менее, их использование при ирригации должно быть рациональным и целесообразным.

Повышение Влагоудерживающей Способности Почвы

• Снижайте растрескивание почвы путем добавления органических субстратов.
• Закрепляйте почву растениями с сильной корневой системой.
• Предупреждайте салинизацию достаточным дренажем, а алкалинизацию – добавлением гипса.
• Используйте многолетние культуры при севообороте для повышения влагоудерживающих свойств почвы.
• Не допускайте переуплотнения грунта.

Уменьшение Испарения Влаги

• Защищайте поля лесонасаждениями и тем самым снижайте испарение влаги из-за сильных ветров.
• Реже рыхлите почву.
• Применяйте мульчирование.
• Высаживайте покровные культуры.
• Установите подземный капельный полив.

Оптимизация Затрат Водных Ресурсов

• Рассмотрите альтернативные варианты источники водных ресурсов для орошения полей (сбор дождевой воды, в том числе для капельного полива).
• По возможности используйте переработанную / очищенную сточную воду.
• Подавайте воду непосредственно к растениям – установите наземную или подземную систему капельной ирригации.
• Отслеживайте необходимость проведения полива.
• Контролируйте расход воды.
• Следите за прогнозами погоды и ожидаемыми осадками.
• Совмещайте ирригацию с внесением удобрений (капельная фертигация).

Нежелательные Последствия Ирригации
Эффективность ирригации определяется не только оптимальным использованием ресурсов, а и правильным применением систем орошения полей и предотвращением нежелательных явлений. Последствиями неправильной ирригации являются:

• водная эрозия;
• засоление почвы;
• заболачивание грунтов;
• размывание и оседание рельефа;
• загрязнение грунтовых вод и водоемов;
• обмеление водоемов.

Точная Ирригация: Суть И Преимущества

Системы ирригации популярны во всем мире: они значительно облегчают фермерский труд и снижают затраты. Но, даже однократное отсутствие своевременного полива может погубить весь урожай. Постоянно контролировать ситуацию – довольно сложная задача, но ее выполнение можно успешно поручить специализированным агро- платформам и приложениям.

Точное земледелие, и точная ирригация в частности, позволяет экономить ценные ресурсы и при этом не допускать дефицита влаги, жизненно важной для роста культур.

Как правило, в ирригационных системах полива в фермерских хозяйствах используются сенсоры на полях – погодные и почвенные контроллеры.

Погодные Контроллеры Ирригации

Погодный контроллер определяет необходимость орошения по испарениям с поверхности растений и почвы, а для большей точности анализирует погодные условия. В зависимости от принципа работы, выделяют несколько разновидностей погодных контроллеров. Подача воды в них осуществляется:

• по сигналу через беспроводное соединение;
• по заранее запрограммированной схеме с учетом исторических данных;
• по графику, основанном на локальных погодных условиях.

Почвенные Контроллеры Ирригации

Почвенный сенсор измеряет влажность почвы в прикорневой зоне и передает данные на контроллер. Ирригация проводится:

• По расписанию – полив включается и выключается в установленное время. Кроме того, подача воды прекращается, если сенсор определяет, что влаги в почве достаточно.
• Без расписания – ирригация происходит по необходимости. Дополнительно устанавливаются время, день и контрольные уровни влажности (минимальный и максимальный), когда полив соответственно включается и выключается.

Сенсоры – не единственный способ получить информацию об уровне влажности на полях. Альтернативным и менее затратным вариантом являются спутниковые снимки.

Точная Ирригация И EOSDA Crop Monitoring

Новая функция EOSDA Crop Monitoring анализирует влажность почвы и позволяет фермерам вовремя получать уведомления об ожидаемых засухах или подтоплениях. Кроме того, точный прогноз погоды на 14 дней дает возможность планировать полевые работы наиболее эффективно.

Так, например, не нужно проводить ирригацию или вносить удобрения перед дождем. Таким образом, фермер будет экономить ресурсы и способствовать защите окружающей среды, поскольку не допустит, чтобы пестициды и химикаты смывались с растений во время нежелательных ливней.

Как может помочь EOSDA Crop Monitoring?

• Держите ситуацию под контролем, где бы вы ни находились – дома или в пути – с мобильного телефона.
• Узнавайте о проблемах своевременно с помощью настраиваемых уведомлений.
• Эффективно планируйте ирригацию с точным прогнозом погоды на 14 дней.
• Отслеживайте свои поля в любое время суток.
• Анализируйте влажность почвы и определяйте необходимость ирригации.
• С помощью карт продуктивности и вегетации, осуществляйте полив, где и когда это важно.
• Вносите удобрения вместе с поливом (фертигация).
• Проверяйте функционирование систем ирригации.
• Пользуйтесь решениями EOSDA Crop Monitoring для капельного полива.

EOSDA Crop Monitoring предлагает много полезных функций, в частности, графики осадков и погодных условий. Пользователь может анализировать значения накопленных осадков и определять уровень влажности на конкретном поле. Таким образом, он принимает надежные решения относительно необходимости проведения ирригации и корректирует время проведения полевых работ в зависимости от метеорологических явлений. Это позволяет избежать чрезмерной или, наоборот, недостаточной ирригации.

Функция Зонирования разбивает поле на зоны по уровню продуктивности. Полученная информация, а также данные вегетационных индексов помогают фермеру эффективно внедрять системы капельного орошения и, таким образом, экономить время и ресурсы.

В результате вы сможете составить и реализовать максимально эффективный план ирригации.

Вы получаете точные отчеты в около реальном времени и держите ситуацию под контролем, а EOSDA Crop Monitoring отслеживает состояние ваших полей поля за вас. Управление системами орошения с помощью онлайн-инструментов обеспечивает максимум прибыли с наименьшими затратами.

Поручите наблюдение за вашими полями нашей платформе – так вы обеспечите себе трудолюбивого помощника, который всегда будет начеку и мгновенно оповестит вас о каждой обнаруженной проблеме.

Источник: eos.com