Анализ проектных параметров полустацнонарной оросительной сети при реализации ресурсосберегающих технологий орошения

Для рационального использования водных ресурсов в условиях платы за предоставляемые государственные услуги по подаче воды сельхозтоваропроизводителям, предотвращения негативных последствий долговременного орошения, сохранения плодородия требуется создание принципиально новых экологически безопасных, ресурсосберегающих технологий орошения. При этом одним из важнейших условий является снижение расхода воды на единицу произведенной продукции [1,2].

Наиболее перспективными с этих позиций на сегодняшний день для условий Ростовской области являются технологии циклического и периодического орошения, разработанные научно-исследовательскими подразделениями ФГНУ «РосНИИПМ».

of irrigation, water duty.

Циклическое орошение - выборочное орошение полей мелиорируемых земель в зависимости от системы земледелия, структуры севооборота и плодородия почвы.

Периодическое орошение - выборочное орошение полей мелиорируемых земель в зависимости от влагообеспеченно-сти года.

Технология орошения - совокупность операций и приемов регулирования водновоздушного и мелиоративного состояния почв при возделывании сельскохозяйственных культур на орошении. Определяет исполнителей и материальные ресурсы, операции и приемы, необходимые для осуществления данного процесса с учетом климатических, почвенных, геоморфоло- гических, гидрологических, агробиологических, водохозяйственных и техникоэкономических показателей [3].

Данные технологии орошения в сравнительно усеченном и фрагментарном виде находят применение во многих странах, испытывающих острый дефицит оросительной воды, но без должного научного обеспечения и понимания происходящих процессов и явлений. Однако они автоматически обеспечивают экономию водных, энергетических и материальных ресурсов при повышении урожайности сельскохозяйственных культур на 20-30%.

Между тем, технология циклического орошения влечет за собой некоторые кардинальные изменения не только в существующих ресурсосберегающих технологиях орошения, но и в идеологии проектирования оросительных систем (ОС) Это поясняется при проведении сравнительного анализа расчетных показателей эксплуатационных режимов работы оросительных систем при регулярном и циклическом орошении.

По мнению ученых и практиков, для каждого региона развития оросительных мелиораций должны быть разработаны «свои», местные параметры для проектирования и эксплуатации оросительных систем, способствующие максимальной отдаче поливного гектара при наименьших материально-технических затратах и сохранении экологического состояния орошаемых земель [4]. Задача выбора экономически обоснованной расчетной водо-обеспеченности мелиоративных систем в Ростовской области в таких условиях остается нерешенной.

В области перспективное планирование осуществляется в основном на обеспеченность 25% дефицита водного баланса (ДВЕ). Вопрос о расчетной обеспеченности орошения и связанной с этим капитальности оросительных сооружений и урожайности сельскохозяйственных культур разработан все еще недостаточно, хотя Ростовская область и является относительно старым районом развития орошения.

На основании рассмотренных в статье [5] подходов к реализации оросительных мелиораций, был проведен сравни тельный анализ формирования основных показателей, определяющих режим работы и расходы воды на каналах оросительных систем (ОС) при регулярном и циклическом орошении с периодическим. Расчеты таких показателей, как гидромодуль орошаемого массива, объем водоподачи, расчетный расход нетто севооборотного участка, объем уменьшения потребления воды по всей площади орошения во влажные годы и площадь орошения для регулярного, циклического и периодического орошения проводились по формулам, представленным в этой же работе [5, табл. 2].

Исключение составила формула расчета величины гидромодуля орошаемого массива, позволяющая только теоретически оценить потребность в воде регулярно и циклически орошаемого массива. Для сравнительного анализа мы сразу определяли ориентировочный расчетный гидромодуль (без учета потерь в проводящей оросительной сети) с учетом формулы Н.С. Ерхова [6].

Все расчеты были проведены: для влажного года - 95% обеспеченности дефицита водного баланса, средневлажного -75%, среднего - 50%, среднесухого - 25% обеспеченности.

В соответствующих расчетах учитывалось, что года с различной увлажненностью повторяются с различной вероятностью. Влажный год (95% обеспеченности) повторяется с вероятностью не реже одного раза в 20 лет, среднесухой (25%) и средневлажный (75%) - не реже чем один раз в четыре года, средний (50%) - раз в 2 года. Один раз в 20 лет на всей территории области вероятно наступление засухи.

Анализ основных показателей, определяющих проектные параметры каналов оросительной сети, при регулярном и циклическом орошении проиллюстрируем данными полевых исследований в ОПХ «Семеновод» Багаевского района Ростовской области. Общая площадь нетто семипольного регулярно орошаемого севооборота 203 га (рис. 1 а). Грунтовые воды залегают не глубже 3 м. Оросительная система - закрытая (т|=0,98). Состав культур и оросительные нормы при различной обеспеченности ДВБ, по данным ФГНУ «РосНИИПМ», представлены в таблице 1.

Ростовская область, Багаевский район, координаты местности: 47°06'23.24" С 41°04'40.36" В Рис. 1. Регулярно и циклически орошаемые севообороты: а- регулярно орошаемый севооборот; б - циклически орошаемый севооборот; О - орошаемое поле; Б - богарное поле;

Д - дополнительные площади периодического орошения

Для наглядности расчетов площадь циклически орошаемого севооборота также составляет 203 га. В богарном цикле находятся 3 поля, в орошаемом - 4 поля (рис. 1 б).

Таблица 1

Нормы водопотребности (нетто) сельскохозяйственных культур (средневзвешенные значения) севооборота для условий Ростовской области (мм) |1|

Культуры	Доля культуры в севообороте	Обеспеченность дефицита водного баланса, %
		95	75	50	25
Многолетние травы	2/7	72	262	380	460
Озимая пшеница	1/7	50	133	176	240
Кукуруза на силос	1/7	52	149	220	280
Яровые зерновые	1/7	29	69	117	160
Соя на зерно	1/7	28	140	289	300
Кормовая свекла	1/7	80	163	240	374
Кукуруза на зерно	—	66	168	260	360

На площадях периодического орошения была расположена кукуруза на зерно.

По данным таблицы 2 видно, что в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса оросительные нормы снижаются, и на площадях регулярного и циклического орошения остаются неиспользованные лимиты оросительной воды, которой хватит для орошения дополнительной площади периодического орошения (рис. 1 а, б).

При определении возможной площади периодического орошения исходим из следующих соображений. Каждый водопользователь вне зависимости от складывающихся погодных условий будет полностью забирать и использовать полученную по платной государственной услуге воду. При сокращении расхода воды на площадях регулярного и циклического орошения в относительно влажные годы и периоды вода должна использоваться для полива дополнительных площадей, расположенных в границах мелиоративной системы. Это позволит стабилизировать водоподачу, упростить водораспределение и приведет к резкому уменьшению сбросных расходов. Сокращение во влажные годы водозабора из источников орошения нецелесообразно, так как ведет к увеличению непроизводительных неплановых пропусков и неполному использованию выделенного лимита воды по бассейновым схемам, увеличению платы за поданную воду, т.к. заполнять каналы оросительной сети все же придется в должном объеме [4].

Площадь циклически орошаемых полей в структуре севооборота — величина динамическая, которая зависит от текущего состояния почв, ротации севооборота, принятой системы земледелия, и подлежит корректировке после завершения очередного поливного сезона. Из данных таблицы 2 видно, что возможная площадь полива дополнительных площадей за счет неиспользованного лимита оросительной воды при регулярном орошении в годы 50, 75 и 95% обеспеченности ДВЕ соответственно составит 52, 185,6 и 814,7 га. При цикличе ском орошении в эти же годы обеспеченности ДВЕ площадь периодического орошения может составить, соответственно 30, 106 и 465 га.

Как показывают расчеты, водоподача при циклическом орошении, зависящая от числа полей, переведенных в богарный цикл, по сравнению с регулярным орошением в различные годы обеспеченности ДВЕ снижается на 50...60%. Корректировка величины водоподачи позволит оценить воздействие поливных вод на почву в течение цикла орошения и произвести подбор оптимального варианта мобильной оросительной системы для каждого циклически орошаемого поля севооборота.

Лимитирующим фактором при проектировании оросительной сети выступают гидромодули. Расчетные гидромодули предусматривают определенную структуру посевов, увязку поливов с послеполивными обработками растений и соответственными определенными межполивными интервалами [7].

Величина расчетного гидромодуля, как при регулярном, так и при циклическом орошении, изменяется в зависимости от влагообеспеченности года. И как показывают расчеты, в различные годы обеспеченности ДВЕ разница между значениями гидромодуля при регулярном и циклическом орошении составляет до 50%. Эта величина оказывает существенное влияние на конструктивные параметры внутрихозяйственной оросительной системы. А этот факт в свою очередь отражается на стоимости строительства оросительной сети.

Стоимость строительства ОС в пересчете на 1 га поливных земель в зависимости от ДВЕ при регулярном и циклическом орошении из труб напорных из полиэтилена ПЭ-80 (ГОСТ Р 52134-2003) в ценах 2006 г. представлена в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, стоимость строительства оросительной сети при циклическом орошении в годы различной обеспеченности ДВЕ выгоднее, чем при регулярном орошении.

Таблица 2

Показатель	Обеспеченность дефицита водного баланса, %	Зависимости для расчета основных параметров ОС
		регулярное орошение	регулярное с периодическим орошением	циклическое орошение	циклическое с периодическим орошением
Расчетный гидромодуль, л/ста	25	0,508	0,535	0,258	0,299
	50	0,370	0,394	0,227	0,243
	75	0,226	0,243	0,136	0,138
	95	0,033	0,041	0,033	0,037
Объем водоподачи, м	25	672918,4	0	384524,8	0
	50	533245	140029	304711,4	79895
	75	348592	324593	199195,4	185200,2
	95	113337	559878	64764	319461,5
Расчетный расход нетто для севооборотного участка, л/с	25	57,8	57,8	33	33
	50	45,8	61,8	26,1	35,3
	75	29,8	67	17	38,2
	95	9,9	74	5,6	42,2
Объем уменьшения потребле-ния воды по всей площади 3 орошения во влажные годы, м	25	0	—	0	—
	50	137228		78297
	75	318101		181496,2
	95	548680		313072,3
Площадь орошения, га	25	203	0	116	0
	50		255		146
	75		388,6		222
	95		1017,7		581

Результаты расчетов показателей эксплуатационных режимов работы оросительных систем при регулярном и циклическом орошении

Таблица 3

Показатели	Обеспеченность ДВЕ, %	Регулярное орошение	Циклическое орошение	Периодическое орошение, в % от регулярного и циклического
Строительство оросительной сети, руб ./га	25	12888,2	9660	—
	50	—	8680	26
	75	—	8175,8	91
	95	—	8175,8	401