Гидромодуль осушения или орошения

Гидромодуль осушения или орошения

ГИДРОМОДУЛЬ ОСУШЕНИЯ ИЛИ ОРОШЕНИЯ, - количество воды, которое должно отводиться с каждой единицы осушаемой площади или приводиться на каждую единицу орошаемой площади земли в целях мелиорации. Сельскохозяйственная мелиорация имеет своей задачей коренное улучшение естественных гидрологических условий, регулирования определенными гидротехническими способами естественного наличного водно-воздушного режима почв в соответствии с потребностями тех культур, которые на этой территории возделываются или предполагаются к возделыванию, путем отведения избыточной влаги из почвы в районах избыточного увлажнения или доставления почве недостающей ей влаги в засушливых районах. Количество воды, которое необходимо отводить с данной территории или приводить на нее, зависит, прежде всего, от характера культуры на этой территории; каждой культуре соответствует определенный водно-воздушный режим почвы, который является для нее наиболее выгодным. Если на сухую почву привести воды больше, чем нужно культурам на этой почве в данной местности, то растения начинают страдать, уменьшают урожай и могут постепенно погибнуть. Если из сырой почвы отвести воды больше, чем это требуется культурами на этой почве, то они также начинают страдать и очень сильно теряют в своей продуктивности. В виду этого как при орошении, так и при осушении почвы должно осуществляться двустороннее регулирование водного режима, т. е. отвод воды и дренаж орошаемых земель, и регулирование грунтовых вод и орошение на болотистых местностях. Таким образом, как приведение воды на почвы недостаточно увлажненные, так и отведение воды из почв избыточно увлажненных, должно производиться в строго определенных количествах. Осуществление мелиораций без применения надлежащих норм невыгодно для всего водного и сельского хозяйства страны как технически, так и экономически.

Создание на месте естественных условий влажности мелиорируемой территории новых условий этой влажности достигается при помощи целой системы каналов разной величины и различного направления, т. е. при помощи мелиоративно-гидротехнической системы, оросительной или осушительной. В оросительной системе вода из источника орошения поступает в главный канал, из которого разводится сетью распределительных и, наконец, поливных каналов; из этих последних вода поступает непосредственно на орошаемые поля и здесь из состояния токов в каналах превращается уже в состояние почвенной влажности на полях. В осушительной же системе, наоборот, вода сетью мелких канав переводится из состояния избыточной влажности почвы на полях в состояние водяных токов в каналах, постепенно из мелких каналов собирается в более крупные и, наконец, в магистральный канал, который и отводит ее в естественный водоприемник. Пропускная способность каналов и размеры тех токов или расходов воды, которые в них устанавливаются, а, следовательно, и размеры самих каналов должны соответствовать тому водному режиму, какой д. б. установлен на полях, сообразно их сельскохозяйственному использованию, т. е. потребностям культур. Следовательно, для поддержания требуемых условий водного режима на полях каждая единица орошаемой или осушаемой площади должна быть обеспечена определенной величиной расхода воды во всех частях сети. Другими словами, мелиорация должна осуществляться по известным нормам, по известному модулю, величина которого служит для расчета пропускной способности и размеров каналов мелиоративной системы и который обусловливается величиной разницы между наличным и нужным гидрологическим режимом данной территории.

Величина гидромодуля зависит от целого ряда факторов, главнейшими из которых являются: а) природные - гидрологические, почвенные, климатические, топографические и др. условия мелиорируемой площади; б) хозяйственно-экономические - характер сельскохозяйственного использования площади (состав культур) и общая интенсивность мелиорации. Сообразно изменению во времени как гидрологических и климатических условий, так и потребностей растений в воде, и величина гидромодуля не остается постоянной, а изменяется во времени. Расчет каналов ведется на наибольшее расчетное значение гидромодуля. Величина оросительного гидромодуля колеблется обычно в пределах от 0,3 до 1,1 л/сек на 1 га орошаемой площади. Значение гидромодуля потребления определяется выражением:

Гидромодуль потребления

где α - %-ный состав культур, орошаемых в данный период; Т - продолжительность поливного периода этих культур в сутках; m - поливная норма или количество воды, необходимое на один полив культуры в м3/га; m =kHА, где H - глубина (в метрах) активного увлажняемого слоя почвы, А - полная влагоемкость данной почвы в % от объема почвы, k - коэффициент, зависящий от степени точности регулирования почвенной влажности; если отклонения от оптимума влажности в ту и другую сторону допускаются в 20%, то k = 20. Гидромодуль подачи

Гидромодуль подачи

где η - КПД соответствующей оросительной системы или канала; η колеблется от 0,95 до 0,30, в зависимости от совершенства устройства каналов, их длины, свойств грунта и других условий.

Величина осушительного модуля при осушении открытыми каналами, или модуля стока, определяется формулой:

Величина осушительного модуля при осушении открытыми каналами, или модуля стока

где k и К - коэффициенты перевода мер (при выражении q в л/сек с га, k = 0,028); р - суточная интенсивность осадков в мм (за расчетный период, например, летних высоких вод); σ - коэффициент, характеризующий условия стока с единицы площади, причем σ равна 0,35—0,95; Т - действительная продолжительность выпадения осадков в часах; n - коэффициент, равный от 1,0 до 2,0 в зависимости от формы водосборной площади данного канала; λ = v0·T - произведение средней скорости стока на продолжительность осадков (в м); L - длина площади стока (по направлению стекания воды в канал) в м; w - водосборная площадь данного канала в га; x - показатель корня, равный от 2,0 до 4,0 в зависимости от уклона и размеров водосборной площади. Значение модуля стока колеблется от 0,03 до 0,35 л/сек и выше с га.

Значение дренажного модуля, характеризующего собой условия отвода не поверхностного, а внутреннего стока почвенно-грунтовых вод, выражается следующей формулой:

Значение дренажного модуля, характеризующего собой условия отвода не поверхностного, а внутреннего стока почвенно-грунтовых вод

где р - суточная интенсивность осадков в мм: η - коэффициент остатка вод от стока, равный 1—σ (где σ - коэффициент поверхностного стока); α - коэффициент просачивания воды в дренаж в %; он зависит от свойств почвы и степени ее сухости, т. к. в дренаж может поступать только та вода, которая превышает потенциальную влагоемкость почвы при данных условиях; коэффициент β, равный 1,0 до 1,5, зависит от интенсивности дренажа. Расчетная величина интенсивности осадков р д. б. выбрана для того периода времени, какой является «критическим» в отношении развития возделываемых на данной площади культур или вообще ее сельскохозяйственного использования. Величина дренажного модуля в среднем колеблется от 0,4 до 0,8 л/сек с 1 га.

Приведенные формулы показывают те главнейшие факторы, от которых зависит величина гидромодуля. Установление расчетной величины гидромодуля производится на основе специальных опытов и исследований с целью определить: 1) потребности растений в воде и воздухе и изменение их во времени при данных почвенных и климатических условиях и, следовательно, тот выгоднейший водно-воздушный режим почвы, какой надо поддерживать на мелиорируемой площади; 2) наличный водный режим на данной площади в естественных условиях; 3) на основании того и другого - количественные изменения, какие должны быть внесены в естественный режим путем мелиорации; 4) наилучшие условия и способы создания в почве нужного водно-воздушного режима вместо естественного: способы полива, размеры и расположение оросительных канав или конструкции, размеры и расположение отводящих воду каналов или дрен. Гидромодульные исследования ведутся в двух направлениях, взаимно дополняющих друг друга: 1) на постоянных станциях ведется опытным путем изучение т. н. оптимального модуля, т. е. таких норм и способов регулирования почвенной влаги, которые являются выгоднейшими при тех или иных климатических, почвенных и сельскохозяйственных условиях; 2) статистическим путем особыми отрядами ведется изучение так называемого фактического модуля, т. е. действительно существующих в данной местности оросительных или осушительных норм и установившихся способов регулирования влаги. Эти исследования необходимы при проектировании как новых оросительных или осушительных систем, так и при переустройстве старых систем. Знание гидромодуля не в меньшей степени необходимо для правильной организации эксплуатации орошаемых и осушаемых земель и гидротехнических сооружений на них. Гидромодульные исследования имеют также большое юридическое значение в организации водопользования и в определении прав на воду.

Гидромодульные исследования в царской России были начаты в 1912 году, когда Отделом земельных улучшений Министерства земледелия была для этой цели организована специальная Гидромодульная часть. Гидромодульные исследования велись в Туркестане, в Закавказье, в губерниях: Самарской, Астраханской, Таврической, Минской, Московской, Волынской и Новгородской. Результаты этих работ напечатаны в изданиях Гидромодульной части. После революции Гидромодульная часть была преобразована в Опытно-мелиоративную, и задачи ее были расширены. С 1918 года до настоящего времени гидромодульные исследования велись в следующих районах СССР: 1) В европейской части Союза: в Ленинградской области, Карельской АССР, в Центрально-Промышленном, Западном и Центрально-Черноземном районах, в Среднем и Нижнем Поволжья и на Северном Кавказе в Крыму и на юге Украины. 2) В Азиатской части Союза - во всех республиках Средней Азии, в Закавказье (начато), а также в Сибири. Однако, во всех названных районах исследования гидромодуля велись в течение еще весьма недостаточного промежутка времени, между тем как изучение гидромодуля как величины, зависящей от изменяющихся во времени гидрологических и климатических факторов, требует значительной длительности для получения устойчивых данных. Все гидромодульные и опытно-мелиоративные исследования в настоящее время в научно-методологическом и программном отношениях объединяются в Государственном институте сельскохозяйственной мелиораций Наркомзема РСФСР, где сосредоточены и все материалы гидромодульных исследований в разных районах.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.