Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Планирование ремонтно-восстановительных работ в системах открытого горизонтального дренажа в целях управления мелиоративным режимом (на примере Голодной степи)

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Планирование ремонтно-восстановительных работ в системах открытого горизонтального дренажа в целях управления мелиоративным режимом (на примере Голодной степи)"

1АУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СРЕДНЕАЗИАТСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НЛУЧНО-ИС-

л

СЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИРРИГАЦИИ им. В.Д. Журшш (НПО САНИИРИ)

На правах рукописи

ГАИШГАЗАРОВ 1ЮРБОЙ

УДК 626.862.4.004.67

ЛАНИРОВАНИЕ РЕМОНТНО-ВОССТАИОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СИСТЕМАХ ОТКРЫТОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ДРЕНАЖА В ЕЛЯХ УПРАВЛЕНИЯ МЕЛИОРАТИВНЫМ РЕЖИМОМ '

(на примере Голодной степи) Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент 1992

Работа выполнена в Среднеазиатском Ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательском институте ирригации ни. В.Д.Турина НПО САНИИРИ.

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты -

Ъедуиая организация

лауреат Государственной премии УзССР имени А.Р.Беруни, заслуженный ирригатор УзССР, кандидат технических наук Х.Ц.йкубов

кандидат технических наук, старший научный сотрудник РЛС.Икрамов ■

Доктор технических наук, профессор Ф.М. Рахимааев.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Г.Е.Батурин.

Узбекский государственный проектный институт "Уагидроводхоз".

Зашита состоится 5 марта 1952 г. в 14-00 час. на заседании специализированного Совета Д 099.02.01 до ярисуа;-деншй ученей степени доктора наук Среднеазиатского Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института ирригацг.и им. Ь.Д.Журина /САНИИРИ/.

Адрес : 7001В7 г.Ташкент, м-в Кара-су-4, дом II, САШНК1.

С диссертацией мешно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан / " января 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук старший научный сотрудник

Э.1. Махмудов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

По данным инвентаризация на I ноября . 1987 года балансовая стоимость оросительных систем по стране равнялась 36,3 млрд.руб., в той числе по коллекторным системам 4,4 млрд.руб., а степень износа составила.соответственно 7,4 и 0,7 млрд.руб. или 20,4 и 17,1 % к балансовой стоимости. Степень износа коллекторно-дренажпых систем характеризуют мелиоративное состояние орошаемых земель.

Поддержание в работоспособном состоянии мелиоративных систем и сооружений требует значительных материальных, временных и денежных затрат. Только для поддержания открытой коллекторно-дренажной сети в рабочем состоянии ежегодно но республике Узбекистан проводится очистка более 9 тис.км нехозяйственной и 19...20 тыс.км внутрихозяйственной коллекторно-дренажной сети с общим объемом земляных: работ 170... 180 мли.м3 на сумму 36...40 млн.руб.

В настоящее время в Узбекистане из 4150 тыс.га орошаемых земель обеспечено дренажом 67 %, из них 1771 тыс.га дренируется открытым дренажом, что составляет 63,6 % искусственно дренированных земель. Общая протяженность коллекторно-дренажной сети 124855 км, из них открытого дренажа - 89164 км или 72 t.

Поддержание коллекторно-дренажной сети в рабочем состоянии -основное условие обеспечения дрокированности как на землях, где применяется горизонтальный дренаж, так и при совместной работе этого вида дренажа "с другими.

В современных условиях на практике и в действующих нормативных документах ремонтно-восстановителыше работа в системах открытого горизонтального дренажа планируются без увязки с показателями мелиоративного состояния земель, фактических мелиоративных режимов, а также показателей эксплуатационной надежности открытых дрен, природно-хозяйственных и метеорологических условий.

В условиях экономической реформы возрастает значение научно-обоснованных сроков проведения ремонтно-восстановительных работ и их объем с учетом указанных факторов.

Цель _и .основные^задачи.работы - исследование закономерностей отказов открытой коллекторно-дренажной сети; влияние снижения их работоспособности на мелиоративное состояние орошаемых земель; разработка научно-обоснованной методики расчета сроков и объемов ремонтно-восстановительных работ в системах открытого дренажа с учетом регулирования мелиоративных режимов почв.

- А -

М§12ЖЕ§ЛШ£М2ШЗ_й££5ЭД2£§Ш2* Сникений работоспособности НДС во времени определяли путем инструментальных наблюдений на каналах коллекторно-дренажной сети, проложенных в различных типах по'чво грунтовых профилей. ...

Закономерность отказов КДС изучали путем обобщения и систа-матизании данных'Зксплуатационннх служб но очиотке КДС и обработки с применением методов математической статистики.

Степень близости теоретических распределений вероятности отказов проверяли с помощью критерия ДЖРИ и приближенного равенства логарифмов медианы фактического распределения средней арифметической из логарифмов вариантов.

Влияние снижения работоспособности КДС на мелиоративное состояние земель, необходимый уровень дрэнированности определяли методами общих и частных вопно-солевых балансов составлением программы расчетов на ЭВМ на языке Р1-1. .

Выявлена степень влияния различных природных и организационно-хозяйственных факторов на снижение работоспособности открытой КДО, закономерность ее отказов.

Установлена, интенсивность снижения работоспособности открытых дрен в зависимости от строения грунта, растительности и ее изменения во времени.

Определено и теоретически обосновано понятие "эксплуатационная надежность открытой КДС", в частности, в аридной зоне.

Разработана методика расчетного обоснования сроков и объема ремонтно-восстановителышх работ в системах открытого горизонтального дренажа при перспективном и оперативном планировании, а также открытой коллекторно-дренакной сети в зоне действия вертикального дренажа. -

Разработана методика расчетного обоснования потребных машин и механизмов для проведения ремонтно-восстановительных работ- в системе открытой КДС. '

Предложены принципы и методика лриродно-технического'районировании для планирования эксплуатационных-мероприятий- в системах открыто? КДС. '

/_Прак'Т1И?скад_дойность робот» и ее ,роятяащя.' Установленная закономерность отказов КДС, методика расчетного обоснования сроков и объема очистки открытого горизонтального дренажа могут быть использованы при составлении проектов эксплуатации, планировании'ремонта существующих, а также при проектировании 'новых -дренажных^

систем для обеспечения их требуемой эксплуатационной надежности.

Отдельный положения диссертационной работы включены л "ТЭО комплексной реконструкция орошаемых земель Гулистанского района Снрдарьинской области УзССР", разработанный ПО "Водпроект" в 1990 году, а также в состав проекта "Руководства по метода.! контроля, критериям оценки и введению кадастра мелиоративного состояния орошаемых земель УзССР". Кроме того, результаты исследований по мелиоративным режимам включены в состав "Рекомендаций по регулированию водоотведения с учетом использования дренажно-сбросных вод на полив в Рулистанском районе Снрдарьинской области на маловодный 1986 год, а также "Рекомендаций по распределению водных ресурсов Сырдарьннской области с учетом регулирования водсотведепия и использования дренажно-сбросных вод на полив в летний период маловодного 1986 года" /утверждены Снрдарьинсним ОПУВХ в апреле 1985г./

Основные защищаемые положения. В диссертации защищаются следующие основные положения:

- закономерность отказов открытой КДС и методика прогнозов снижения ее работоспособности и, как следствие, ухудшения при атом мелиоративного оостоянич земель;- принципы и методика обоснования сроков и объема ремонтно-

восстановительных работ в системе открытого дренажа при перспективном и оперативном планировании.;

- методика расчетного обоснования потребного количества машин и механизмов для проведения ремонтно-Еосстановителышх работ в системе открытого дренажа;

- принципы й методика природно-мелиоративного районирования для планирований 'эксплуатационных мероприятий в системах открытой КДС.

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях Ученого Совета секции мелиорации орошаемых земель САШИРИ л 1988-1990 гг.; на научно-технической конференции в КазШМВХ /г.Джамбул, 1990/.

По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем работа. Диссертация изложена на 86 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав и общих выводов. В диссертации имеется 26 рисунков, 32 таблиц, приложений на 14 страницах; список использованной литературы имеет 88 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

_В_ШШДпроведен анализ мелиоративной эффективя вти открытого горизонтального дренажа, определено влияние технического состояния КЦС на показатели мелиоративного состояния земель и, следовательно, на урожайность сельскохозяйственных культур. Дана характеристика современного состояния эксплуатации и планирования ремонтно-восстановительных работ открытой коллекторно-дренажной сети.

Роли дренажа при мелиорации засоленных земель посвящены работы С.Ф.Аверьянова /1959, 1978/,-В.А.Ковда /1958/, Н.М.Решетка-ной и Х.И.Якубова /1956, 1978/, Б.Б.Шумакова /1976/, И.П.Айдаро- > ва /1976/, А.И.Голованова /1975/, Л.М.Рекса /1975/, Э.Ф.Шулгина /1968/, А.Я.Алейника /1978/, А.К.Бехбудова /1973/, В.А.Духовного /1973, 1979/, Х.И.Якубова /1990/, А.Р.Рамазанова /1978/,М.И.Кап-линского /1977/. > ,.

Многолетний опыт эксплуатации открытого горизонтального дренажа в Голодной степи показал мелиоративную эффективность его применения, что отмечено в работах М.М.Крылова /1959, 1977/, Н.Н.Хад-яшбаева, О.Алимова /1966/, Н.И.Броницкого /1959/, В.Н.Зарвы /1966/, В.Н.Гребенникова /1968/, Ф.К.Рахимбаева /1980/, Е.Т.Твердохлебова, О.Склярова, Д.Соколова /1985/.

Рассчитанный нами фактический общий водный баланс в зоне дей-отвия вертикального дренажа в Сырдарьинской области показал, что ежегодно открытым дренажом отводится от 718 /Ворошиловский район/ до 2479 м3/га /Гулистанский район/, что'составляет 12,9 и 42,0 % от общего дренажного стока.

Комплексная реконструкция староорошаемых земель /КРОЗУ требует больших затрат, средств и времени. Продолжительность КРОЗ севооборотных участков размером 200-500 га составляет 16-39 месяцев /СНиП 1.04-0.3-85/. Удедьные капиталовложения на I га достигают 3000...4500 руй./в ценах 1984г.//, срок- окупаемости 10-14 лет. Поэтому применение открытого дренажа при мелиорации засоленных земель еще продолжительное время будет сохраняться.

Нормальное функционирование открытой коллекторно-дренажной сети обеспечивает нормальный водно-солевой режим почв. Анализ технического состояния коллекторно-дренажной сета и показателей мелиоративного состояния земель в хозяйствах Сырдарьинский области показал, что по мэре ухудшения технического состояния увеличиваются

площади средне- и сильнозасолэнных земель, а также земель с недо-

пустимо высоким уровнем груктовнх вод, что в итоге влияет на урожайность сельскохозяйственных культур /табл.1/.

Таблица I

Влияние Технического состояния КДС на показатели МСЗ и урожайность хлопчатника в хозяйствах Сырдарьинской области /1988г,/

Группа хозяйств о :Количество:11лощади сред :Илощади недо-:Средняя \ удовлэтпорительн. .хозяйств .не- и сильно-:пустимым УГВ .урожайность1 техническим состо-' 'засоленных .%, к общей 'хлопчат-

явием КДС, % к об-: ¡земель, % 'площади оро- :ника

щей протяженности . .общей орошае-:шаемнх эе- : ц/га

•мой площади .мель

80 - ГОО 5 10 20 25

60 - 80 25 18 21 ' 19,5

50 -60 . . 8 18 28 25*

г 50 , 4 35 49 23, В+

Примечание: + включают хозяйства с высотой урожайностью при близких пресных грунтовых водах.

В настоящее время в Среднеазиатских республиках при планировании очистки КДС не учитываются следующие факторы:

- мелиоративное состояние земель /МСЗ/, на которых планируется очистка КДС;

- отметки горизонтов води в коллекторе и водоприемнике, в дрене и собирателе, т.е. носмотря на механическую очистку, дрена или собиратель остается в подпоре;

- разница отметок уровня грунтовых вод и горизонта воды в дрене, т.е. действующий напор;

- интенсивность отказов параметров КДС, которая зависит от литологического строения почвогрунтов и гидрогеологических условий.

Шесте с тем работоспособность открытой КДС зависит также от многих природно-хозяйстиенита и организационно-технических факторов /рис.1/.

Переполнение □одой НДС, умень шение действующего напора

Раомыв откосов

Размыв дна

Уменьшение прочности грунта в зоне увлажнения и высыхания

Повышение бьгго-вого давления

Увеличение градиента напора -■ грунтовых вод, выклинивающихся в НДС

Зарастание русел подо-) роеллми и камышом

Пространственная неоднородность механического состава поч-вогрунтовмх профилей НДС__

Переменный уклон по длине 1ЩС_

Сброс поливных вод с полей

Устройство перемычек

Наличие у бровки откосов кавальеров грунта

^Недостаточная ширина ¡защитных полос__

Подсечка откосов при очистительных работах

ч

Срока и объем ремонтных работ дреиашшх систем на орошаемых землях необходимо планировать с учетом следующих факторов:

- закономерности отказов КДС;

- прогноза влияния работоспособности /отказов/ дренажа на мелиоративное состояние земель;

- уровня дренированности, обеспечивавшей регулирование мелиоративным режимом почв в оптимальных пределах;

- режимов работы КДС.

Во второй главе дана характеристика ириродно-меляоративют, ирригапионно-хозяйственных условий изучаемого объекта /Сырдарьип-ская облаоть/ и приведена методика исследования отказов КДС.

В третьей главе рассматривается закономерность изменения работоспособности открытого дренажа, влияние на нее различных природных и организационно-технических факторов.

Автором совместно с Р.К.Икрамовым сформировано понятие "эксплуатационная надежность открытого горизонтального дренажа"'.

В связи с острим дефицитом оросительной воды и установленным лимитом на нее, дренирование1 необходимых объемов фильтрационных и инфяльтрационных вод из каналов и орошаемых полей может осуществляться при параметрах дренажных систем,, отличающихся от проектных, Поэтому под эксплуатационной надежностью дренажных систем следует понимать поддержание таких технических и эксплуатационных параиет-ров, сохранение которых во времени обеспечивает оптимальный мелн» оративный режим на функционирующих ГМС. ■ ■ .

Г.З.Чахвадзе /1958,1950/, B.C.Истомина /1975/, Л.Н.Дпиоев, Э.И.Балахишвиля /1984/ отмечали, что устойчивость кагалов оросительной и дренажной сети зависит от строения почвогрунговых профилей, механического состава и содержания в них гипса.

Результаты инструментальных наблюдений за изменением работоспособности /уменьшение глубины и площади поперечного сечения/дрен, собирателей, коллекторов, проложенных в различных типах почвогруп-тов, показали, что заиление их во всех грунтовых профилях интенсивнее в первый год после очистки; количественно в коллекторах больше, чем в дренах и легких грунтах больше, чем в тяга лих /рпо. 2,3,4/. В последующие годы интенсивность заиления замедляется.

. .ImuniM-Sa-Si . '■■■'■■■

у TTf "лПГ íi

te1 Ч ■ • • fí . . f¡

■ /- толщЪназещгнМ-

— ■ ¿-_тош,аЭь заиления

- o?

ta- сг

uS- aJ.

00- so

J

ts Ol-

t.a- &

BS a<

аз ao

I mut' Г Л к № №

, ■ gfnun äfrS-7 .'•(•

/7./то/7 пЖД-3..тгл&~-

5 ¿ i

" s

тг^ : flT) i », I « <

ti га 22 i-г

iUfl' ¿/¡ЛУ . ¡y ./nun 3X5 : tß .Arft.

Рас.З i/нп ie/ícuSf/ость

лшлеши Аоллехтороа.

/ - толщин? jawetiuF " g-r>.■tocqctö'ö jat/*e#uft('aio),y¡'

Результат натурных исследований, аналитической группировки и корреляционно-регрессивных анализов показали, что интенсивность заиления зависит, главным образом, от эффективного диаметра чао-тиц грунтов /табл.2/.

Таблица 2

Зависимость интенсивности заиления КДС от природно-хозяйственных факторов

Тип :Интен-:содер-;Содер- :эффек- :Сила ¡Сухой:кол-во :мутность почво- :сивн. ¡жание .жание .тивный'.сцепле.вес :размыв.:коллек. грунтов заилен.глинис-рипса% 'диаматр'ния по'водо-:откоса :дренаж. пооФил :Щ 'частиц.от мае-: по :Истоми:рос- :на I км:вод „

гмассы : :грунта: та • мм 'кг/см*, :на1м2: :

I 23,5 14 0,5 0,00063 0,025 381 2,3 149

п 16,0 17 1Д 0,0044 0,027 371 2,7 133

ш 14,5 29 ■ 2,1 0,0033 0,039 271 3,2 85

1У 12,5 21 6,3 0,0041 0,020 1,4

Корреляционное отношение связи интенсивности заиления от коэффициента эффективного диаметра составляет 2 = 0,73.

Путем обобщения материалов изысканий института "Узгипроводхоз" а также других организаций выполнена типизация почвенно-грунтовых профилей по устойчивости откосов /табл.3/.

Таблица 3

.Типизация почвенно-грунтовых профилей по интенсивности заиления КДС /устойчивости откосов/

Тип ПОЧВО-ГруНТОВОГО;

профиля :

Характеристика почво-грунтового профиля

ГУ

С юист'ое строение, облегчающееся .книзу Суглинки легкие и средние негипсированные, о эффективным диаметром с!^ 0^004 мм Суглинки легкие и средние тяпсироващше />5%/, суглинки. Тяяелие и ..глины негипсированные,

0,004 мм , гГ .

Тяжела» суглинки и глины гипсировашше / >5%/

0,004 мм . ................ . . .

В результате статистической обработке данных о механической очистке и заиления КДС в Сырдарьинской области эз период 1966 -1988 гг. /22 года/ установлено, что распределение временя на отказ и интенсивность заиления КДС по всем типам почво-грунтовых профилей соответствует лог?рифмически-нормальному закону. Расчеты теоретических логонормзльных распределений п проверка согласия опытного распределения с теоретическим по критериям ДйИРИ и критерия осуществления приближенного равенства логарифмов меди-вны фактического распределения средней арифметической из логарифмов вариантов в разных типах почво-грунтовых профилей показали, что отклонение составляет 0,2 - в % /рио.5/.

Путем использования параметров логарифмически нормального распределения значений толшины заиления получены формулы плотности их распределения в разных типах почвогрунтових профилей:

I. Почвогрунтовне профили слоистого отроения, облегчающиеся книзу:

1^= 0,563-) .

/1 /

2. Для негипсированных легких и средних суглинков с 0,004 ш /тип 11/:

\ , Ь\ч- 2.; 72 у-

^ 0,5684^ ' ; ' /2/

3. Гипсироввшые / 5 ^/легкие и средние суглинка, пегипси-роввнные тяжелые суглинки и глина с 0,004 мм /тип ПР1:

; ; /3/

С использованием указанных формул построен график плотности распределения интенсивности заиления /рио.6/, который может быть использован при прогнозе возможных размеров толщины заиления КДС.

На основании теоретического распределения интенсивности заиления КДС получены графики вероятности распределения заиления КДС /рис.7/, по которым определяется толщина заиления при любой заданной вероятности для прогноза снижения работоспособности дренажа во времени.

С учетом тенденций отказе КДС во времени /см.рис.2,3,4/ сни-

и-

SO-

"S SO-

1

6 1.0-

ft;

Sil ¡p-

< 2.0-

y!

1 la

TT b 's "

' i (jefuaác/4/iQcmá , ÇiJOCfnXtJ /

/^,/77'' " 'Z/770/7... ...

Tl' fe i

_ ayucnhu. лел? л. ÏÏ- тип ■

периодичность

ечметки w

h ¿o ib ib sa so /ù'ëolo~~4o~.

толщина гашения, 2 тип

Tri г

. /герит?ичнас/Т1й

тип

I t'a во to

'глмщииа заиления, сv/iQÓ

O.S. 04

аз о? _

/t/с. /росрм mcms/ecsr. ¿>.«v/<w ------ - ■ ■

¡a 2о зо ^о ¿я sa 7о so

c/vt /гад

га ¿о чо Jo ¿о . см/мд

щстчм9сгг.-!? осгспЪе-. ... ñf<?. I Лоафи/г Зероятмасти даслреде-""/"fVfvt'HoesTfi' . ■ .. . . ¿gm?интеЬсиенаслпи J<n/sie»{/*Ьде ftflt'gромиюых-..............¿jaiM/ww т.v/ю*

'Sit/Jf /7/7С'-. .. /-Z/77C//7; ç-ffrnun

mimar novâj- грумта^ых ......

фмей /-Jrnum ¿-Лп/o'i, З-Й/тъ

oiл., проф.щесУ,

.......

мнив работоспособности в первый год вксплувтвции рассчитывается по формуле:

о. - значение высоты заиления при заданной вероятности его, м/год; I: ~ время эксплуатации НДС после очяс'тки, мае.; Л - коэффициент заиления для различных грунтов

/определяется методом наименьших квадратов/, '

здесь У = -еп(<-4_)

На второй год и в последующий период изменение глубины открытой КДС оценивается следующей зависимостью:

14 - продолжительность эксплуатация, год

По рекомендации Е.Й.Мврцхулэвы, СЛВ.Зюбенко /1979/,В,В.Ивв-новв /1983/, надежность работ объектов гидромелиоративных сиотем для первой группы должен быть не ниже 0,95; для второй - 0,75 и для третьей - 0,50.

С учетом специфики работы открытой коллекторно-дрензжной оети по методике, изложенной в рвботе авторов И.Г.Венецкого, В.И.Венецкой, определена толщина заиления КДС в разных типах почвогрунтовых профилей о вероятностью 0,75:

- для грунтов слоистого отроения, облегчающегося книзу -6,31 м/год;

- для легких и средних негипсированных грунтов сЬ>0,004 мм -0,22 м/год;

- для гипсироввнних /■>&%/ легких и оредаих оуглннков в глин с1^0,004 мм - 0,20 м/год.

При вероятности заиления 0,75 коэффициент зввления для грунтов олоистого строения, облегчающегося книзу Д = -0,058 /тнп.хЛ негвпоировзнных, представляющих легкие и средние суглинки с!ц,> 0,004 мм - 0,206 /тип П/; гипсованных легкге и о ре диве

' / 4/

где:

кн - начальная глубина КДО, м;

/ 5 /

суглинки, негипсированных тяжеме суглинки и глины <¿„"=0,004 ым -- 0,227 /тип 1У/.

Другим, наиболее весомым фактором, сникающим работоспособность ВДС, является зарастание русел водорослями. Влияние водорослей на пропускную способность оросительных каналов рассмотрено в работах И.А.Долгушева /1975/, Г.П.Кука, Я.И.Мврусенко, В.С. Шабатина /1984/, А.И.Кузнецовв, А.А.Запорожца /1967/, А.ПЛерных /1972/; каналов коллекторно-дренавной сети - в работе А.Э.Эргв-шевв /1968/.

В современных условиях при проектировании каналов коллектор-но-дрензкиой сети коэффициент шероховатости принимается постоянным и не учитывается влияние водорослей на наполнение водой и рабочей глубины дрены.

■ Изменение шероховатости русел коллекторов Шурузяк и Железнодорожный по сезонам года, определенные по фактическим взмервм гидрэвлических элементов потока и подсчитанные по формуле Г.В. Нелезнякова, аппроксимируются с оезониой динамикой распределения водорослей.

Изменения от 0,04 в зимний период до 0,13 в летний в коллекторе Железнодорожный и определенное А.Э.Эргвшевым распределение водорослей в этих коллекторах отражены на рис.8.

Для определения подъёма горизонта воды в русле в потери ра- • бочей глубины за счет повышения шероховатооти произведен расчет ,. и"от отепени зарастания', на основании которого построен график зависимости относительного наполнения открытой КДС от изменения ее шероховатости /рис.9/. Из этого графика определяется коэффициент, учитывавший зврвстание КДС / Кзвр/.

Уменьшение рабочей глубины дрены /глубина от поверхности земли до горизонта воды в дрене / зв счет зарастания рассчитывается по формуле

[к+(к К,вр)] /6/

где: к'и - начальная /проектная/ глубина дрены, м$

Ь„ - исходная /проектная/ глубина наполнения воды в дрене, м;

К3,р - коэффициент, определяющий степень зарастания КДС.

а ж д

гРСча\Aemd лул7<7

Спич-кое расггре&елен^е ¿осГаяослы) //да ,4 Алмг^У ^ /^ерахаза,-пасти - г, & Аолле/сгпорах.

Риса

Щг.

А-

а ^ г,

у ^ у сЗ - •

Ч ' О г) ъ о

. .ыс а

- re -

Предлагаемые принципы районирования орошаемых земель по интенсивности ззиления и зарастания открытой коллекторно-дренак-ноЯ сети /табл.4/ составлены путем статистической обработки данных, подученных на основании анализа большого фактического мате-, риала по опыту эксплуатации КДС в Голодной степи. .

В четвертой главе изложены принципы и проведена методика расчетного обоснования сроков в объема потребного количестве машин и механизмов для ремонтно-восстановитепьных работ.

Ооновной принцип обоснования сроков и объема ремонтно-вос-становительных работ мелиоративных систем - недопущение ухудшения мелиоративного состояния орошаемых земель и ущерба урожаю -устанавливается с учетом следупдах факторов:

- почвенно-мелиорвтивных и гидрогеологических условий}

- закономерности отказов и снижения работоспособности КДС в период их эксплуатации;

- прогнозирования влияния снижения работоспособности КДС на мелиоративное'состояние орошаемых земель и урожайность сельскохозяйственных культур;

- природоохранных требований, сокращение сброса возвратных вод в реку путем регулирования мелиоративных режимов. '

Надежная работа дренажных систем в процессе эксплуатации обеспечивается за счет проведения профилактических ремонтов /очистка/. Районирование орошаемых земель по интенсивности заиления и зарастания дрен дает возможность нвучно-обоснованно планировать профилактические ремонты на перспективу между административными районьми, определять объем работы и потребность механизмов ремонтных организаций.

При составлении плана ремонтно-восстановительных работ на дренажных системах учитывается, что быввют планово-предупредительные ремонты на перспективу при планировании эксплуатации IMC для поддержания всей системы в рабочем состоянии, а также оперативные, на основэнии текущего контроля мелиоративного состояния земель, для конкретных участков орошаемых земель, где требуется повышение дренированности.

Прогноз влияния снижения работоспособности КДС на мелиоративное состояние земель устанавливается балансовым методом. При этом параметры дренажа рассчитываются не формуле А.П.Вавилова,

Таблица 4

Таксономические принципы районирования орошаемых земель по интенсивности заиления и зарастания открытой коллек-торно-дренажной сети.

Единица : Основные райониро-гпризнаки райо-вания : нирования

Наименование единиц районирования

обозначения

Область Форма рельефа

Район Минерализация коллекторно-древажных вод

Подрайон Скорость воды в НДС

Участок

Мехсостав и литологичео-коа строение грунтов

Подучасток Зарастание "водорослями и водноприб-режннми растениями

1.Аллювиальные террасы

2.Конусы выноса

3.Аллювиалыю-пролювиалыше наклонные равнины

4.Древние и современные приморские дельты рек

1. До 8 г/л

2. =-8 г/л

1. До

2.

0,5 м/с > 0,5 и/о

1.Слоистое строение,облегчавшееся книзу

2.Непшсированкые легкие и средние суглинки <^>0,004 мм

Г М'

М"

тГ 1?"

I

П

3.Гипсованные легкие и средние суглинки, негипсовашше тяжелые суглинки и глины

¿.>■<0,004 мм 111

4.Гипсованные / >5^/ тяжелые суглинки и глины

0,004 мм 1У

I.Слегка заросшие и = 0,035-0,05 31 2.Значительно заросшие

а = 0,05-0,08 3"

3.Сильно заросшие и = 0,08-0,15

В

основанной на использовании уравнения полного водного баланса орошаемых территорий и с учетом полученных зависимостей /1,2,3,4, 5,6/, характеризующих снижение работоспособности КДС в различных геологолитологических и гидрогеологических условиях.

Для установления начала ремонтно-восстановителышх работ составляются длительные прогнозы общих и частных водно-солевых балансов. Анализом результатов балансовых расчетов выявляются направления мелиоративных процессов, общие количественные изменения показателей за определенный период, основные факторы, их обуславливающие. Определяется момент ухудшения мелиоративного соото-. яния и с учетом недопущения ущерба урожаю заблаговременно назначаются сроки очистки. Прогнозные расчеты производятся помесячно на ЭВМ по разработанной программе /Р.К. Икрамов, А.Адылов, Н.Га-ипназаров/.,

При установлении сроков ремонтио-восстановительпых работ учитывается влияние снижения работоспособности КДС на мелиоративное состояние и урожайность хлопчатника. Ниже приведена корреляционная связь снижения урожайности хлопчатника от степени засоления почв / 5 °Ы А.А.Адылов/;

У - 0,9973-0,43283-0.08Й&5*+0, )69 5*- О.ООО&Б''

Для определения объема работ устанавливается: 1

- глубина дренажа, обеспечивающая необходимую дренированное!! и глубину УГВ / 2)г , 1»гр /, определенная расчетом прогнозных воднооолевых балансов по формуле

¡1гГ*Н*к,* дН , ' /7/

где: Н - средний потребный напор в мевдреньаг дда? абгзднедоцяя--необходимой дренированности для легких грунаюа'' {шс?*. мендуется принимать равным 0,5; средних - 0,8; тяжелых - 1,0 м;

Кв — наполнение воды в дрене, м;

аН - высота высачивания грунтовых вод в дрены, м; '■

■ Изменение глубины открытой КДС в процессе эксплуатации определяется по зависимостям /5,6/. - !

Объем ежегодных работ:

V/" ^г , / 8 /

и) = лк ( гт лк -£ ) / 9 /

дЬ = кедр~ (ГЭР /ю /

где: т - коэффициент заложения откоса; 4 - ширина дрены по дну, м;

- суммарная протяженность дренажа, подлежащая очистка в год,

1 { 11

4 - общая протяженность дренажа, м;

.Км" ^ " продолжительность межремонтного периода, лет.

Обоснование оперативных ремонтно-восстановительных работ или дополнительного строительства дренажа для конкретных объектов решается в следующем порядке:

. I. На картографическом материале определяются искомые контуры, требующие повышения дренированности /Д/, т.е.территории, где

при ^ ¡Г В ]

здесь: , [Ь] -фактическая и нормативная /оптимальная/

глубина грунтовых вод, м;

(Ц, ,[В] -Фактическая и нормативная водообеспечен-ность, м3/га.

2. Анализируется техническое состояние дренажных систем на рассматриваемой территории по схеме: водоприемник-коллектор-со» ■ биратель-дренаж:

3. Прогнозным расчетом водно-оолевого режима почвы определяется необходимая ее дренированность /Д/.

4. С использованием значения глубины грунтовых вод / /[Г)> / по прогнозным расчетам или действующей "Инструкции по ведению кадастра..." определяется расчетная глубина дренажа по формуле / ? /.

> т

5. Если при фактической глубине / н3(1 / и мездренным расстоянием / / необходимая дренированность /Д/ не обеспечивается, требуется очистка дренажа до расчетной глубины:

Ъ ' к*зг ' / 13 /

6. Для наиболее распространенной геофильтрадаонной охемы Сырдарьинской области при заданном необходимом значении дрениро-ванности мевдренноэ расстояние определяется по формуле:

/14/

где: - фильтрапионное сопротивление, м;

7 - проводимость водонапорной толщи, м2/сут; Н - необходимый напор на мездрении, м; о - интенсивность инфильтрационного питания, м/сут.

7. При п.^' и Од <■ рассматривается вариант углубления до , учитывается при этом вертикальное сопряжение КДС:

I Р' V

/К/

8. Далее мездренное расстояние / а"л / рассчитывается пря

I »

п)е в случае а^ < с\а предусматривается дополнительное строительство дренажа. Протяженность дополнительного дренажа на рассматриваемую территории / V / определяется как

-£= д^Г " , ,

" / 15 /

где: - прирост удельной протяженности для обеспечения

необходимой дренированности

аР - ' <оао° ,

■ «"ИТ^Г /17/

Сроки и объем очистки КДС в зоне действия вертикального дренажа определяются, исходя из условия поддержания проектной глубины собирателей и коллекторов и минимального целесообразного объема использования механизмов. Количество механизмов определяется , с учетом директивной выработки. ' .

При очистке КДС нормальная выработка и рентабельность экскаваторов с рабочим оборудованием драглайн обеспечиваются при удель-

ном объема выемки не менее I м3/м, который при первом типе размера дренажных каналов соответствует высоте заиления 0,55 м, а при втором - 0,35 м.

В зависимости от типа почвогрунтовых профилей по формуле /5/ определяется время достижения выооты заиления 0,55 или 0,35 м.

Дан расчет экономического эффекта от внедрения результатов работы на примере дренажных сиотем Гулиотанского района Снрдарьинской облаоти.

Произведены на ЭВМ прогнозные расчеты изменения показателей мелиоративного состояния земель в зависимости от снижения работоспособности КДС в разных участках по интенсивности заиления и зарастания. На основании этих расчетов рекомендованы периодичность и объем очистки КДС, при котором поддерживается оптимальный водно-солевой режим почв и не допускается ущерб урожаю. Составлена карта по периодичности очистки КДС в Гулистанском районе.

Периодичность очистки открытой КДС в зоне вертикального дренажа на втором типе почвогрунтового профиля должна быть 4 года, на третьем типе - 5,5 лет; в пойменной части на землях с высоким стоянием грунтовых вод - 4 года, а на землях с глубоким залеганием УГВ/более 2,5/ - 5 лет.

Проведенные расчеты показали, что годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой методики по Гулистакскому району составляет 56700 руб.

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Многолетний опыт эксплуатации открытого дренажа в Голодной степи, исследования научных и проектных организаций показали эффективность открытого дренажа и она, в связи с необходимостью больших затрат средств и времени на реконструкцию гидромелиоративных систем, не теряет своего значения при мелиорации засоленных земель в определенных гидрогеолого-мелиоративных условиях.

2. На землях с малыми уклонами, в грунтах легких по механическому составу и слоистого строения, при напорнооти грунтовых вод, а также промывных орошаемых землях о низким уровнем технологии полива происходит заиление КДС.

Зарастание КДС водорослями происходит с малыми окоростями и при слабой минерализации дренажных вод.

3. В настоящее время в Среднеазиатских республиках при эксплуатации дрена иных систем планирование их очистки производится по данным визуальных осмотров без учета оценки мелиоративного состояния земель, интенсивности отказов открытых дрен и коллекторов, фактических мелиоративных режимов и т.д.

4. Корреляционное соотношение связи интенсивности.заиления от изменения коэффициента эффективного диаметра 1 = 0,73. Другим важным фактором снижения работоспособности КДС является зарастание ее водорослями. Интенсивность зарастания зависит от скорости движения потока, общей минерализации и химического состава стока; чем меньше скорость и больше питательных элементов,' тем интенсивнее процесс зарастания.

Эмпирическая закономерность отказов открытой КДС в зависимости от почвогрунтовых профилей может быть использована и в других объектах. Закономерность отказов от зарастания водорослями может быть использована в аналогичных почвенно-климатических условиях.

5. Интенсивность заиления открытой КДС наибольшая в течение первого года после очистки, п последующий период замедляется.

6. Отказы открытой КДС для всех типов почвогрунтовых профилей подчиняются логарифмически нормальному закону распределения.

7. Постепенный отказ открытой КДС происходит по.экспотенцп-алыюму закону. Коэффициент заиления / А / для первого типа п.оч- . во грунтовых профилей слоистого строения, облегчающегося книзу, равен 0,058; для второго типа, представляющего легкие и средние суглинки. с эффективным диаметром >0,004 мм - 0.,206; для третьего и четвертого типа с эффективным диаметром <0,004 мм - 0,227. •

Коэффициент зарастания / К ¡а, / для'подучастка, слегка заросшего водорослями К3„г = 0,25: для подучастка значительно, заросшего Kjqp = 0,50 и для подучастка, сильно заросшего К.у,р = 1,1.

* 8. Сроки и объем ремонтно-восстановительных работ в системе открытой КДС должны устанавливаться с учетом закономерности снижения их работоспособности, регулирования мелиоративных режимов в оптимальных пределах путем прогнозирования водно-солевого режима -составления проектов эксплуатации с охватом'определенной территории. '"'..■.,

9. Оперативное планирование ремонтно-восстановительних работ в системе открытой КДС должно базироваться на поддержании потребной дренированности орошаемых земель, соответствующей фактической водообеспеченности.

10. Изложенные в работе методический подход, принципы расчетного обоснования ремонтно-восстановительних работ в открытой КДС могут быть использованы и на других объектах.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Икрамов Р.К., Гашшазаров Н. Планирование ремонтно-вос-становительных работ открытого горизонтального дренажа в зоне старого орошения Сырдарьинской области УзССР. /Совершенствование эксплуатации дренажных систем/ САНИИРИ 1987, с.101-107.

2. Гаипназаров Н.Исследование закономерностей отказов открытой коллекторно-дренаяной сети в зоне старого орошения Сырдарьинской области. /Пути комплексного совершенствования мелиорации

и водного хозяйства / САНИИРИ, 1987, с.55-59.

• 3. Руководство по методам контроля, критериям оценки и ведению кадастра мелиоративного состояния орошаемых-земель УзССР /проект/, участие в написании раздела 7. Ташкент, САНИИРИ, 1988.

4. Гаипназаров Н.Принципы обоснования требуемой эксплуатационной надежности системы открытой коллекторно-дренажной сети в аридной зоне. Тезисы доклада научно-техн.конф.по вопросам ра~ пионалыюго использования водных ресурсов. Джамбул, 1990.

Подписано в печать, свет 1601-91 Заказ «25" Тираж 100 экз.' Ойъеы 0,9 и.л. г .Ташкент, ИЦ САШШШ ул. Я.Кодоса £ 24