Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Противоэрозионное закрепление русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Противоэрозионное закрепление русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети"

На правах рукописи

ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Специальность: 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация

и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 9 ЛЕН 2010

Волгоград - 2010

004617079

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (ФГНУ «РосННИПМ»).

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Васильев Сергей Михайлович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Григоров Сергей Михайлович

- кандидат технических наук

Соловьев Александр Витальевич

Ведущая организация:

Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костикова», г. Москва

Защита состоится « 20 » декабря 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, Волгоград, пр. Университетский 26, ВГСХА, ауд. 214.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке и на сайте http://vgsha.ru ВГСХА.

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета, профессор

А. И. Ряднов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Внутрихозяйственная оросительная сеть в земляном русле является основной водораспределительной артерией в хозяйствах Российской Федерации. При общей протяженности свыше 120-125 тыс. км она занимает лидирующее место в иерархической системе оросительных каналов по привлеченным фондам и является замыкающим звеном, поставляющим воду непосредственно на орошаемые поля.

В настоящее время каналы в земляном русле внутрихозяйственной оросительной сети практически повсеместно подвержены опасным эрозионным явлениям. Однако, если механизм данного явления и меры борьбы с размывами и заилением каналов достаточно широко освещены в научной литературе применительно к югу ЕТР, где находится основной орошаемый клин, то в отношении каналов оросительных систем Луховицкого района Московской области такие исследования в последние десятилетия проводились не в полном объёме, а противоэрозионные мероприятия проводились относительно бессистемно.

Исследованиям по изучению ирригационной эрозии и мерам борьбы с ней посвятили свои работы М. С. Кузнецов, И. П. Айдаров, М. С. Григоров, А. И. Голованов, Л. В. Кирейчева, В. И. Кирюшин, И. П. Кружилин, Ю. П. Поляков, Е. В. Полуэктов, Л. М. Рекс, М. Ю. Храбров, Б. Б. Шумаков и др.

Прежде чем предупредить эрозию и разработать меры борьбы с этим крайне нежелательным явлением, необходимо изучить данный процесс, выяснить факторы, обуславливающие его развитие, установить закономерности применительно к конкретным условиям и на основании этого спрогнозировать ожидаемое развитие процессов, форму, характер, величину и его последствия.

Работа выполнена в разрезе федеральной целевой программы «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2013 года». Диссертационная работа содержит результаты теоретических и практических исследований, выполненных в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ РАСХН на 2006-2010 гг., поз. Ш.011.

Цель работы - изучить закономерности эрозии каналов внутрихозяйственной оросительной сети и разработать мероприятия по противоэрозионному закреплению русел.

Задачи исследований:

- изучить степень разработанности проблемы и наметить пути дальнейших исследований;

- провести исследования по установлению закономерностей размыва каналов внутрихозяйственной оросительной сети для условий ПНО «Пойма» участок Вобля Луховицкого района Московской области;

- разработать методику прогноза размыва внутрихозяйственной оросительной сети при работе дождевальных машин;

- провести сравнительный анализ и предложить наиболее эффективный способ закрепления русел;

- определить надёжность временных оросительных каналов и произвести ее статистическую оценку для уточнения интервалов проведения ремонтных и восстановительных работ;

- произвести расчёт экономической эффективности.

Объект исследования - ирригационная эрозия каналов временной оросительной сети.

Предмет исследований - способы и приёмы предотвращения ирригационного размыва каналов временной внутрихозяйственной оросительной сети при работе дождевальных машин.

Методология исследований. В ходе проведения исследований применялись метод системного анализа, лабораторный и полевой эксперименты, проведённые в соответствие с методическими требованиями. Обработка экспериментальных данных осуществлена методами математической статистики и планирования эксперимента.

Оценка достоверности научных результатов подтверждается большим объёмом экспериментальных данных, полученных в ходе лабораторных и полевых исследований в многократной повторности, высокой степенью сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами апробации в производственных условиях опытных участков.

Научная новизна работы состоит в уточнении закономерностей размыва каналов временной оросительной сети при работе дождевальных машин, определении количественных показателей эрозии, количественной оценки влияния различных факторов на смыв и размыв русел, прогнозе смыва почвы в каналах и временных оросителях, в повышении надёжности работы сети за счёт применения уточнённых интервалов проведения ремонтных и восстановительных работ на сети и электрогидродинамического способа закрепления русел.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты анализа развития процессов размыва и смыва почв русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети и временных оросителях;

- уточнённые закономерности эрозионных процессов от воздействия основных факторов и новые эмпирические зависимости прогноза ирригационного размыва русел при работе дождевальных машин;

- результаты оценки эффективности применения электрогидродинамического способа закрепления русел;

- интервалы проведения ремонтных и восстановительных работ на внутрихозяйственной оросительной сети.

Практическая значимость работы заключается в разработке производственных рекомендаций по контролю за техническим состоянием и реализацией мероприятий по повышению надёжности работы каналов внутрихозяйственной оросительной сети и временных оросителей.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ПНО «Пойма» участок Вобля Луховицкого района Московской области с годовым экономическим эффектом 810 тыс. руб. Материалы исследований использованы ФГНУ «РосНИИПМ» и ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ» при составлении отчётов о НИР, выполненных по программе развития АПК МСХ РФ на 2008-2010 гг.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ» и Депмелиоводхоза Минсельхоза России: «Вопросы мелиорации» (г. Москва, 2009 и 2010 гг.), на научно-практических семинарах ФГНУ «РосНИИПМ»: «Пути повышения эффективности орошаемого земледелия» (г. Новочеркасск, 2009-2010 гг.), V Международной научно-практической конференции «ИнформАгро-2010» (Москва, 2010г.).

Публикации. Основные научные результаты исследований по теме диссертации изложены в 12 публикациях общим объёмом 1,9 п.л., одна из которых издана в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Минобрнауки России для публикации основных научных результатов диссертации на соискание учёной степени кандидата наук.

Структура и объём работы. Диссертация включает введение, пять глав, выводы и рекомендаций производству. Научно-квалификационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков и 22 таблицы. Содержит приложения и акты внедрения. Список литературы состоит из 143 наименований, включая 10 публикаций зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность, ставятся цель и задачи исследований, излагаются основные положения, выносимые на защиту, формулируется научная новизна и практическая ценность работы, даётся оценка достоверности, приводятся результаты практической апробации полученных результатов.

В первой главе «Состояние вопроса исследований» проведён анализ факторов, влияющих на надёжность работы открытой внутрихозяйственной оросительной сети при заборе воды дождевальными машинами.

Основоположником фундаментальной науки о надёжности гидромелиоративных систем является акад. Ц. Е. Мирцхулава. Оценка надёжности работы открытых оросительных систем, получила своё отражение и дальнейшее развитие в трудах: Б. Б. Шумакова, М. С. Кузнецова, Л. В. Кирейчевой, А. И. Голованова, И. П. Айдарова, Т. А. Алиева, И. А. Долгушева, А. В. Иванова, А. В. Колганова, М. С. Григорова, С. М. Григорова, Ю. М. Косиченко, А. Т. Лиско-нова, ЛН. Картвелишвили, М. Ф. Натальчука, В. И. Ольгаренко, В. Н. Щедрина и др.

Как было установлено из литературных источников, для различных конструкций и сооружений оросительных сетей существующая проблема обеспечения надёжности часто решается без непосредственного использования мето-

дов теории надёжности. Они проектируются с учётом эксплуатационных нагрузок и изменений во времени свойств конструкционных материалов. Установленные для объектов гидромелиорации нормы прочности и другие строительные и проектные нормы, реализуемые совместно с правилами приёмки готовых сооружений, правшами эксплуатации, включающими необходимый надзор, обслуживание и восстановление, теоретически обеспечивают минимальное число отказов в течение всего срока службы.

Результаты анкетного и экспедиционного обследований 40 наиболее крупных орошаемых хозяйств в 10 районах Московской области показали повсеместную распространённость эрозионных процессов во временной и постоянной оросительной сети. Этому способствует широкое применение высокопроизводительных агрегатов типа ДДА-ЮОМА, ДДН-70, ДДН-100, а также почвенно-рельефные и климатические условия Московской области.

Влияние значительного количества факторов (уклонов, эрозионной устойчивости грунтов, величины расходов воды, климата гумидной зоны, условий и режима эксплуатации) на развитие эрозионных процессов во внутрихозяйственной оросительной сети значительно усложняет характеристику данного явления.

В обследованных хозяйствах величина гумусового горизонта составляет 0,2-0,3 м. Ежегодный смыв с одного погонного метра временной оросительной сети превышает 0,5-1,0 м3. Исходя из данных о естественном почвообразовательном процессе, можно сказать, что на орошаемых полях данных хозяйств в результате только эрозионных процессов во временной оросительной сети через 15-20 лет будет смыт весь гумусный горизонт. Учитывая также, что уменьшение величины гумусового горизонта происходит вследствие совокупного действия водной и ветровой эрозии с орошаемого участка, фактический срок полной потери плодородия орошаемых участков существенно сокращается. Эрозия оросителей приводит к образованию ложбин шириной 1,5-3 м и глубиной 0,2-0,3 м. Нарезка оросителей в этих условиях каждый год на новом месте приводит к образованию на спланированном участке ложбинчатого рельефа Сохранение месторасположения оросителей приводит к оврагообразованию и отчуждению пахотной зоны.

По результатам исследований эрозионных явлений, некоторые авторы делают вывод о том, что учёт времени в эрозионных расчётах позволяет в 1,7-2 раза повысить допускаемые неразмывающие скорости потока, по сравнению с расчётными значениями, по рекомендованной Ц. Е. Мирцхулавой зависимое™. В предлагаемых зависимостях, как правило, не учтено изменение сил сцепления под воздействием затопления и высушивания почвы до воздушно-сухого состояния, а затем дальнейшего пропуска воды в течение поливного сезона.

Таким образом, разноплановость учёта физико-механических свойств почв, их различие в оценке, необоснованный перенос условий работы постоянных водотоков на водотоки циклического действия, несмотря на значительную изученность теории данного вопроса, вызывают необходимость углубления

этих исследований и выявления более чётких, обоснованных закономерностей для каналов внутрихозяйственной оросительной сети, которые следует рассматривать как водотоки периодического действия.

Во второй главе «Организационно-хозяйственные условия и методы проведения исследований» приводится программа проведения исследований, описываются экспериментальные условия и объекты проведения исследований, даются схемы опытов и характеристики используемых установок.

Изучение показателей технического состояния открытой оросительной сети проводилось с помощью методик ВНИИГиМ, РосНИИПМ, ВГСХА, НГМА, с учётом рекомендаций Ц. Е. Мирцхулавы, А. В. Колганова, В. Н. Щедрина, Ю. М. Косиченко, В. И. Ольгаренко, И. А. Долгушева, А. Л. Цырульни-кова, М. Ф. Натальчука и др.

В процессе выбора, уточнения направления работ и проведения исследований поиск необходимой информации проводился в документальной базе «Ирбис», фонде научно-технической литературы ФГНУ ЩГШ «Мелиоводин-форм», в Центральной научной сельскохозяйственной библиотеке (ЦНСХБ) и по справочно-информационной системе «Гарант». В качестве поисковых терминов использовались рубрики Рубрикатора Государственной системы научно-технической информации (ГРЬГГИ), принятые для систематизации всего потока научно-технической информации.

Лабораторные опыты выполнялись в эколого-аналитической и гидравлической лабораториях ФГНУ «РосНИИПМ» на предварительно построенных экспериментальных установках на базе большого и малого гидравлических лотков. Исследования сопротивляемости почв смыву и факторов, её определяющих, включали лабораторные испытания на размыв отобранных образцов почв естественного и нарушенного сложения общим числом 140 шт. с одновременным определением основных физико-механических характеристик и гидравлических параметров потока. В полевых условиях выполнено 159 лабо-раторно-полевых опытов.

В третьей главе «Закономерности эрозионных процессов на каналах внутрихозяйственной сети ПНО «Пойма»» представлены результаты исследования факторов, определяющих ирригационную эрозию русел при работе дождевальных машин.

Наши исследования показали, что деформация внутрихозяйственной оросительной сети с расходом воды 100 л/с и более наблюдается при любых, в том числе и при минимальных уклонах. Поэтому целью исследований, изложенных в данной главе, являлось установление основных закономерностей размыва данных русел, позволивших на основе математической обработки дать зависимости для прогнозирования размыва элементов внутрихозяйственной сети ПНО «Пойма» Луховицкого района Московской области (участок р. Вобля) и определения стойкости русел, которую необходимо достичь при прогивоэрозион-ном закреплении. Характеристики исследуемой системы (русла внутрихозяйственной сети) подбирались из условия удобства пользования ими на стадии проектирования оросительных систем. Кроме того, принятые характеристики

должны определять состояние системы с достаточной для практических целей точностью.

Исследования размыва временных и постоянных оросительных каналов показали необходимость введения в характеристику русел периодического действия, кроме общепринятых параметров (уклона i, эквивалентного сцепления грунта СЖь расхода воды Q, времени работы длины прямолинейного участка /, и мутности потока Кы), ряд дополнительных: коэффициент разупрочнения русла (Ар), коэффициент способа забора воды из русла (Л"с), а также учитывалась глубина заложения подстилающего эрозионно устойчивого слоя (Н) и порядковый номер полива (л). При расходах воды, необходимых для бесперебойной работы дождевальных агрегатов топа ДДА-100 МА, и эрозионной стойкости грунта 10-25 кПа, деформация русла оросителей наблюдается даже при минимальных уклонах, равных 0,0001-0,0005 (ПНО «Пойма»), При этом происходит размыв верхней части откоса и отложение продуктов эрозии (примерно 50-75 %) в донной части оросителя, что вызывает необходимость периодической чистки оросителей.

В таблице й представлены результаты лабораторно-полевых исследований влияния уклонов и длины русел на размыв.

Таблица 1 - Осреднённые результаты лабораторно-полевых исследований

влияния уклонов и длин русел на их размыв (ПНО «Пойма», 2008-2009 гг.)

Уклон Длина русла, м Количество смываемого грунта, м3/п.м. Количество грунта выносимого из русла, м3/п.м.

Условия эксперимента: С'э =13 кПа; Q = 120 л/с; К? = 7,2/2,3; п = 5;? = 6 час

0,00014 30 0,038 0,038

300 0,037 0,025

600 0,031 0,016

1000 0,025 0.013

1200 0,019 0,012

0,001 30 0,050 0,040

300 0,049 0,038

600 0,049 0,036

1000 0,050 0,031

1200 0,050 0,030

0,002 30 0,068 0,029

300 0,069 0,026

0,003 300 0,085 0,080

600 0,087 0,072

1000 0,096 0,066

1200 0,098 0,064

0,004 300 0,117 0,097

600 0,115 0,092

Водоустойчивый подстилающий слой оказывает влияние, как на характер деформации русла, так и на количество смываемого грунта, не предотвращая полностью размыв русел. Так, например, при наличии водоустойчивого слоя глины на глубине 0,5-0,6 м наблюдались размывы временных оросителей по ширине до 3 м.

Установлено, что первый период, аналогичный для обоих случаев, характеризуется размывом русел в зоне переходов откосов в основание канала. Это свидетельствует о несовершенстве трапецеидальной формы русел, способствующих возрастанию мгновенных скоростей в данной зоне.

Во второй период в грунтах с однородной стойкостью происходит размыв донной части. При наличии подстилающего слоя происходит подмыв откосов.

В третий период в однородных грунтах происходит подмыв откосов, обусловленный некоторым превышением эрозионной стойкости грунта с увеличением глубин. Такому явлению способствует пригружающее воздействие вышележащих слоев грунта и уменьшение защемленного газа в его поровом пространстве. В руслах каналов при наличии плотного подстилающего слоя в этот период происходит обрушение подмытых откосов, что способствует увеличению донных мгновенных скоростей и дальнейшему размыву русла на глубине.

В четвёртый период - в однородных грунтах происходит обрушение откосов и в дальнейшем наблюдается чередование 2, 3 и 4 периодов.

При наличии водоустойчивого подстилающего слоя происходит деформация русла по схеме второй-третий период.

Рассмотренные периоды деформации русел явно выражены при достаточной эродирующей энергии потока (расход воды 100 л/с и более, уклон, равный или больше 0,004). В остальных случаях периоды деформации русел открытой оросительной сети менее выражены. Преобладающую роль в размыве данных русел играет отрыв частиц грунта в результате динамического воздействия потока.

Положительное влияние на сопротивляемость русла эродирующему воздействию оказывает водоустойчивый подстилающий слой. Это влияние может быть учтено через коэффициент Кк (рис. 1).

Непосредственное определение эрозионной стойкости русла в начальный момент времени из-за наличия в нем комьев земли, развитой трещиноватости современными физическими методами не представляется возможным.

Поэтому, используя принятое допущение, что эродирующая способность потока - величина постоянная, зависимость для её определения рассмотрим на примере изменения эрозионной стойкости на основе анализа интенсивности размыва

Рисунок 1 - Значения коэффициента К„ в зависимости от отношения глубин подстилающего слоя (Н) и глубины канала (h), х = H/h

С целью устранения влияния принятого допущения на конечный результат исследований (зависимость для прогноза размыва русел) разупрочнения русла под воздействие экзогенных факторов определим выражением:

вде ДqIB, - интенсивность размыва в начальный момент прохождения потока (максимальная); Л Ч - то же при установившемся эрозионном процессе.

Стойкость русла в начальный момент размыва будет описываться уравнением:

С 1

£ _ Р"Д6 _ _1 __(2\

Кр (1- к,-ку-ср)к„ -к/ ул>

На основе выполненных исследований получена зависимость для определения коэффициента разупрочнения русла с учётом фактического изменения интенсивности размыва русла:

КР = К1К2К3К4К} , (3)

вде К\ - коэффициент, учитывающий несовершенство каналокопателей (для плужного типа= 2,4-2,7; при ручной отрывке /ч = \)\Кг- коэффициент, учитывающий влажность грунта в процессе нарезки русла (рис. 2); Кг - коэффициент, учитывающий разрушающее воздействие климатических факторов (летом Къ = 1,5-1,6; после оттаивания грунта Къ = 4,2-4,7 и через 2 месяца после оттаивания К3 = 2,0-2,4); Кц - коэффициент, учитывающий исходную влажность грунта перед пропуском водного потока (рис. 2); - коэффициент, учитывающий порядковый номер полива после нарезки русла (для первого полива -1,2; для последующих -1).

1,6 1.4 1,2 1 0,8

Кл=^исх}

_ ......^ ^

0 10 20 30 40

Рисунок 2 - Значения коэффициентов К2 и К^ в зависимости от влажности грунтов

Изменение интенсивности полива во времени в данный период определяется преимущественно степенью разупрочнения русла под действием факторов и эродирующей способностью русла. Однако из-за взаимного влияния данных характеристик выявление обобщающих закономерностей представляет определённые трудности.

Учитывая, что поставленная задача заключается в определении суммарного смыва за незначительный промежуток времени (5-6 часов), характер изменения интенсивности не является принципиальным вопросом. Изменение интенсивности размыва во времени согласно расчётной схеме будет определяться зависимостью

Д 9 = Д9'( К „ - * ' ~ 1 . Л (4)

Среднее значение интенсивности размыва за рассматриваемый промежуток составит:

= Ад

Р К.

\

(5)

Согласно принятой расчетной схеме время неустановившегося процесса размыва определяется выражением:

Ч . - ._?Лл_

и =

Л

А ч( К + 1 )

(6)

где </„ - объём грунта, смываемого за период стабилизации процесса размыва, м3/п.м.

Экспериментальным путём установлена величина разупрочняемого слоя, в зависимости от действия факторов, позволяющая установить зависимость для определения объёма смываемого грунта:

дн = 0,014 ■ х ■ К р,м3 / п.м.,

(7)

где х - смоченный периметр.

Объём смываемого грунта за период стабилизации процесса, будет равен: 3,8 • 10 ~7 • К ■ е

С учётом выражений (1), (5), (8) время стабилизации процесса размыва будет равно:

7,8-Ю-7/Г,-б ~ Я1'75 -л/7.(1-К,.к,.с,)-к,

В процессе исследований установлено, что противоэрозионное закрепление русел периодического действия, проложенных в связных грунтах, должно быть направлено, в первую очередь, на уменьшение их активной пористости, а также на сохранение и усиление естественных структурных связей.

По результатам проведенного сравнительного анализа существующих способов закрепления русел каналов, был предложен способ электрогидродинамического закрепления оросителей. Реализация способа достигается следующим комплектом машин и механизмов (рис. 3): трактор-тягач 1, каналоко-патель 2, рабочий орган 3 и импульсный энергоблок 4.

ТТ^

¡0 б) 1 - тягач; 2 - канапокопатель; 3 - рабочий орган; 4 - импульсный энергоблок.

Рисунок 3 - Технологические схемы закрепления нарезаемого (а) и существующего (б) русла канала временной оросительной сети

Импульсный энергоблок располагается на транспортной тележке и состоит из электростанции и генератора импульсных напряжений. Для уменьшения индуктивности разрядного контура накопительные емкости и устройства, управляющие импульсными разрядами, установлены на рабочем органе. Начальное напряжение разряда, составляющее 5,0-6,0 кВ, регулируется пробоем воздушного промежутка между двух полусфер. С целью уменьшения обгорания двух полусфер, последние выполнены в виде разрезных терроидов. Частота разряда - 1,0-1,2 Гц. Энергия разряда составляет 2,5-3,6 кДж.

Рабочий орган изготавливается по сечению канала и имеет по периметру разрядные камеры. В разрядных камерах расположены коаксимильные разрядники и устройство для подачи воды, закачиваемой насосом из упрочняемого канала. Разрядники соединяются попарно последовательно в один разрядный контур. Межэлектродное расстояние каждого разрядника составляет 21 мм. В задней части разрядные камеры переходят в специальный выступ, сделанный на корпусе рабочего органа Данный выступ предотвращает прорыв гидродинамического воздействия в упрочнённую зону канала. Техническая производительность агрегата при закреплении временной оросительной сети составляет 600-800 м/час. Для данных русел считаем рациональным однократное электрогидродинамическое воздействие с перекрытием упрочнённых зон в пределах 50-60 мм.

Все исследования проводились на орошаемых землях ПНО «Пойма» Луховицкого района Московской области. Орошение производилось дождевальными агрегатами ДДА-ЮОМА с расходом воды 120 л/с. Для выявления эффективности электрогидродинамического закрепления русел в обычных и наиболее тяжёлых в эрозионном отношении условиях для исследований каналы нарезались с уклонами 0,003 и 0,01.

Параллельно с закреплёнными каналами тем же каналокопателем нарезались контрольные каналы. Условия работы для закреплённых и контрольных каналов были установлены одинаковыми.

Наилучшие результаты представлены при одновременной нарезке и упрочнении русла. Упрочнение ранее нарезанных русел в 6-7 раз уменьшает эффективность электрогидродинамического воздействия. Наибольшей устойчивостью обладают русла, закреплённые при влажности грунта 22-23 %. При уменьшении влажности фунта до 11 % устойчивость русел несколько уменьшается, однако остается достаточно высокой, чтобы выдерживать воздействия потока с допустимым смывом.

Результаты полевых исследований свидетельствуют, что русла, закреплённые в процессе их нарезки, практически не подвержены разупрочнению под воздействием природно-климатических факторов в течение поливного сезона. Процесс их высыхания более длителен, чем у грунтов естественной структуры. Даже при солнечной погоде с температурой 32-34 °С для доведения русла до влажности 8-9 % требуется более месяца пребывания без воды. Этот интервал времени значительно превышает межполивной период.

К положительным свойствам закреплённых русел следует отнести отсутствие их зарастаемости. Это можно объяснить интенсивной обработкой грунта в процессе закрепления, а также низкой пористостью грунтового экрана Влияния электрогидродинамического воздействия на растительность вблизи оросителя не обнаружено.

Следует отметить, что из-за несовершенства импульсного энергоблока, используемого для закрепления русел, достичь упрочняемого эффекта, полученного в лабораторных условиях, при нормальной эксплуатации агрегата не удалось. Так сопротивляемость грунта размыву вертикальной напорной струёй снизилась с 0,16-0,18 мм/с до 0,12-0,13 мм/с противофильтрационное упрочнение снизилось с 44 до 22 раз. Электрогидродинамическое закрепление позволило уменьшить объём грунта смываемого за первые 6 часов эксплуатации русла в 30 раз и за 24 часа в 21 раз.

Четвёртая глава «Эксплуатационная надёжность открытых оросительных каналов» включает оценку вероятности безотказной работы закреплённых и незакреплённых каналов временной оросительной сети, статистическую оценку надёжности и результаты оптимизации интервала проведения ремонтных работ.

Анализ функционирования временных оросителей показал, что значения наработок на отказ находятся в пределах поливного сезона после проведения ряда поливов.

На основании проведённой оценки (рис. 4) были получены следующие результаты: выборочная средняя наработка на отказ каналов закреплённых ударно-механическим (УМ) способом составляет 6 поливов, генеральная средняя находится в интервале 5-7 поливов, гарантированная на 5 % уровне значимости минимальная наработка на отказ составит 5 поливов, возможная максимальная - 7 поливов; для незакреплённых русел каналов временной оросительной сети средняя наработка на отказ составляет 3 полива, генеральная средняя находится в интервале 2-4 полива, гарантированная на 5% уровне значимости минимальная наработка на отказ составит 2 полива, а возможная максимальная - 4 полива; для русел каналов временной оросительной сети, закрепленных электрогидродинамическим (ЭГД) способом выборочная средняя наработка на отказ составит 7 поливов, генеральная средняя наработка находится в интервале 7-8 поливов, гарантированная на 5 % уровне значимости минимальная наработка на отказ составляет 7 поливов, максимальная - 8 поливов.

Для оценки свойств закреплённых и незакреплённых каналов временной оросительной сети мы произвели статистическую оценку показателей интенсивности отказов. Исследовались каналы, закреплённые ударно-механическим способом, электрогидродинамическим способом и незакреплённые (контроль). Сбор информации осуществлялся в течение трёх лет четырёх месяцев. Этот период времени был разбит на 30 интервалов А/, по 40 суток каждый.

канапы, закрегшенные ЭГД способом

Наработка на отказ

Рисунок 4 - Вероятность безотказной работы Рфтт каналов от числа

проведенных поливов

В зависимости от периода эксплуатации число часов работы оросительной системы изменялось в интервале от 3 до 9. В процессе наблюдений фиксировались следующие показатели: места повреждений, время прибытия ремонтной бригады, время начала выполнения и окончания восстановительных работ (период времени 1ы), время, затраченное на проведение контрольных испытаний и опробования восстанавливаемых элементов (¡серы), перебои в подаче электроэнергии (/„.,).

Произведя оценку статистических показателей надежности, можно сделать вывод о том, что в любой произвольно выбранный момент времени закреплённая временная водопроводящая сеть имеет следующие показатели надёжности сравниваемых каналов временной оросительной сети: коэффициенты технического использования закреплённых каналов соответственно: 0,933 и 0,953 против 0,51 для незакрепленных каналов. Сравнение числовых значений наработок на отказ подтверждает сделанный вывод. Период между двумя последовательными отказами для закрепленных каналов: 44,78 и 55,46 часа, для незакрепленных - 27,8 часа. Закреплённые каналы требует примерно в 1,5-2 раза меньше времени на восстановление. Наилучшими показателями характеризуются каналы, закреплённые электрогидродинамическим способом.

В рамках работы одной из задач было поставлено повышение надёжности оросительных систем за счет оптимизации интервала проведения ремонтных и восстановительных работ. Требовалось получить интервалы проведения работ, которые бы исключили отказы работоспособности открытых оросительных каналов Луховицкого района Московской области в обеспечении нормальной эксплуатации. В результате проведённых исследований установлено, что на

участках оросительных каналов протяжённостью 0,7-0,9 км, при расходе воды 0,5-0,7 м3/с после 5 поливов по предлагаемой технологии проведения обследований научно обосновывается время проведения предупредительных ремонтов, обеспечивающшс надёжность работы с вероятностью Р = 95%.

В пятой главе «Экономическая эффективность результатов исследований» даны расчёты экономического эффекта. Эффективность предлагаемых мероприятий по борьбе с эрозией временной оросительной сети, внедряемых в течение 3-х лет (2008-2010 гт.) в ПНО «Пойма» Луховицкого района Московской области, заключается в нижеследующем. На основании разработанной методики, выполнены расчёты объёма смытого грунта для каждого конкретного орошаемого участка с учётом применяемых способов орошения (дождевание и поверхностный полив).

Применение электрогидродинамического закрепления временной оросительной сети на площади 100 га с целью устранения эрозионных процессов опасных размеров позволяет также сохранить 48200 м3 воды, что в свою очередь даёт возможность хозяйству оросить 16 га пашни. В среднем с каждого гектара орошаемой площади получена дополнительная продукция на сумму 13000 рублей, чистый дополнительный доход составит 9000 руб./га.

Эксплуатационные затраты по мелиоративной системе определялись в размере 30,118 тыс. руб./га в ценах 2001 г., из которых затраты на содержание персонала составили 3,958 тыс. руб.; на текущий и капитальный ремонт - 11,77 тыс. руб.; на полное восстановление - 14,39 тыс. руб. Коэффициент эффективности внедрения разработанных мероприятий составил 0,15, что говорит о достаточно высокой эффективности мелиорации в условиях, принимаемых в проекте стоимостных показателей по производству продукции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обследование элементов внутрихозяйственной оросительной сети Луховицкого района Московской области показало повсеместную распространённость размыва данных русел, приводящего к уменьшению плодородного горизонта орошаемого участка, заилению каналов и увеличению затрат на эксплуатацию оросительной сети;

2. Изучены влияния уклонов, расходов воды, эрозионных свойств грунта, условий эксплуатации русел, длин прямолинейного участка, глубин залегания подстилающего водопрочного слоя на характер размыва внутрихозяйственной оросительной сети, выявлены особенности деформации рассматриваемых русел и получены экспериментальные данные для методики расчёта и прогнозирования эрозионных процессов;

3. Выборочная средняя наработка на отказ каналов закреплённых ударно-механическим способом составляет 6 поливов, возможная максимальная - 7 поливов; для незакреплённых русел каналов временной оросительной выборочная средняя наработка на отказ составляет 3 полива, максимальная - 4 полива; для русел, закреплённых электрогидродинамическим способом выборочная средняя наработка на отказ составит 7 поливов, генеральная средняя - 7-8 по-

ливов, гарантированная на 5 % уровне значимости минимальная наработка на отказ составляет 7 поливов, максимальная - 8 поливов.

4. Период между двумя последовательными отказами для закреплённых каналов: 44,78 и 55,46 часа, для незакреплённых - 27,8 часа. Закреплённые каналы требует примерно в 1,5-2 раза меньше времени на восстановление. Наилучшими показателями характеризуются каналы, закреплённые электрогидродинамическим способом.

5. Исследованиями установлено, что на участках незакреплённых каналов временных оросителей протяжённостью 0,7-0,9 км, при расходе воды 0,1-0,3 м3/с после проведения трёх поливов ДЦА-100 МА научно обосновывается оптимальное время проведения предупредительных ремонтов.

6. Применение предложенного способа закрепления временной оросительной сети на площади 100 га с целью устранения эрозионных процессов опасных размеров позволяет также сохранить 48200 м3 воды. В свою очередь это даёт возможность хозяйству оросить дополнительно 16 га пашни, что особенно эффективно в условиях платного водопользования;

7. В результате внедрения предлагаемых противоэрозионных мероприятий годовой экономический эффект составил 810 тыс. рублей. Срок окупаемости соответствует семи годам и свидетельствует о достаточно высокой эффективности противоэрозионной мелиорации в условиях принимаемых стоимостных показателей по производству продукции.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для устранения опасного размыва русел следует использовать предложенную методику прогноза размыва внутрихозяйственной сети, выполняя строгое дозирование расходов. Это позволит без дополнительных затрат сократить объем смываемого грунта на рассмотренных эрозионно-опасных участках до 4,0-4,1 м3/га (до объёма почвы, образующегося за год в результате естественного почвообразовательного процесса).

2. На участках временных оросителей протяжённостью 0,7-0,9 км, при расходе воды 0,1-0,3 м3/с после проведения пяти поливов ДДА-100 МА по предлагаемой технологии проведения обследований рекомендуется проводить предупредительные ремонты.

3. Для повышения надёжности работы русел каналов внутрихозяйственной сети использовать электрогидродинамический способ противоэрозионного закрепления ложа.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в журналах, входящих в перечень ВАКМинобрнауки РФ: 1. Финошин, А. Б. Прогнозирование характеристик эксплуатационной надёжности временной оросительной сети в условиях заиления / А. Б. Финошин // Научный журнал Труды Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ, 2010. - Вып. № 4 (25). - С. 180.

- в других научных изданиях:

2. Финошин, А. Б. Ирригационная эрозия почв при поверхностных способах полива / А. Б. Финошин, С. М. Васильев, М. А. Субботина, Н. И. Тупикин // Научный обзор ФГНУ «РосНШШМ», 2010. (доля автора 60 %).

3. Финошин, А. Б. Новые подходы к оценке надёжности оросительной сети / А. Б. Финошин // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»/ под ред. В. Н. Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - Вып. 42. - С. 96-101.

4. Финошин, А. Б. Проблемы орошения в Ростовской области (на примере Приморской оросительной системы) / А. Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - № 1-2. - С. 58-60.

5. Финошин, А. Б. Способ оценки эффективности и эксплуатационной надёжности каналов в земляном русле / А. Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - № 3-4. - С. 32-38.

6. Финошин, А. Б. Оценка работы каналов оросительной системы «Пойма» в условиях заиления / А. Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». -М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - № 3-4. - С. 38-42.

7. Финошин, А. Б. Повышение эффективности эксплуатации оросительной системы «Пойма» Луховицкого района Московской области / А. Б. Финошин, С. М. Васильев //Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - № 3-4. - С. 42-48. (доля автора 90 %).

8. Финошин, А. Б. Техническое состояние оросительных систем и вероятные направления развития / А. Б. Финошин // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»/ под ред. В. Н. Щедрина. -Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - Вып. 42. - С. 93-96.

9. Финошин, А. Б. Совершенствование оценки надёжности открытой оросительной сети / А. Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2008. - № 3-4. - С. 95-100.

10. Финошин, А. Б. Статистическая оценка интервалов проведения восстановительных работ на каналах Нижне-Донской оросительной системы / А. Б. Финошин, В. В. Васильев // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: Сб. науч. тр. Вып. 3 / Под общ. ред. Мажайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИ-ГиМ Россельхозакадемии, 2008. - С. 50-52. (доля автора 60 %).

11. Финошин, А. Б.Совершенствование методики планирования водопользования / А. Б. Финошин, Е. А. Васильева // Научная мысль Кавказа. Междисциплинарные и специальные исследования, № 2, 2008. Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ, 2008. - С. 176-179, (доля автора 60%).

12. Финошин, А. Б. Анализ технического состояния оросительных систем / А. Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2008. - № 3-4. - С. 92-95.

Подписано в печать 16 ноября 2010 г. Форма 60x84/1/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 322. Издательство ФГОУ ВПО НГМА Отпечатано в полиграфическом центре ФГОУ ВПО НГМА 346421, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Финошин, Александр Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1.Анализ факторов, влияющих на надежность работы внутрихозяйственной оросительной сети.

1.2. Изученность влияния различных факторов на величину и-интенсивность эрозионных процессов внутрихозяйственной оросительной сети.

1.3. Размыв временной оросительной сети и его последствия.

Выводы.

2. ОРГАНИЗАЦИОННО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Организационно-хозяйственные условия исследований.

2.2. Организация сельскохозяйственного производства на мелиорируемых землях.

2.3. Методы проведения исследований.

2.4. Структурная схема проведения исследований.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА КАНАЛАХ ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОЙ СЕТИ ПНО «ПОЙМА».

3.1. Влияние уклонов канала на размыв русла.

3.2. Влияние эрозионной стойкости русла на его размыв.

3.3. Влияние расхода и мутности воды на размыв внутрихозяйственной оросительной сети.

3.4. Влияние длины каналов и способа забора воды на интенсивность их размыва.

3.5.Методика прогнозирования размыва внутрихозяйственной оросительной сети.

3.6.Противоэрозионное закрепление русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети.

Выводы.

4. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ОТКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ.

4.1. Прогнозирование характеристик эксплуатационной надежности временных оросительных каналов.

4.2. Статистические оценки надежности открытой оросительной сети.

4.2.1. Статистическая оценка показателей интенсивности отказов открытой оросительной сети.

4.2.2. Статистическая оценка показателей надежности закрепленных и незакрепленных каналов внутрихозяйственной сети.

4.3. Оптимизация интервала проведения ремонтных и восстановительных работ на внутрихозяйственной оросительной сети.

4.4. Рекомендации по контролю технического состояния открытых оросительных сетей.

Выводы.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Экономическая эффективность противоэрозионных мероприятий при закреплении внутрихозяйственной оросительной сети.

5.2. Экономическая эффективность реконструкции внутрихозяйственной оросительной сети.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Противоэрозионное закрепление русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети"

Актуальность проблемы заключается в том, что борьба с эрозионными. процессами на, орошаемых землях рассматривается- сегодня» как одна, из важнейших государственных задач в; системе- мер, принимаемых, в нашей стране по сохранению и восстановлению- почвенного плодородия: Принятие: комплекса противоэрозионных мер применительно к оросительным, мелио-рациям немыслимо без разработки научно обоснованных подходов,- без «составления прогноза ожидаемых явлений и последствий, без прогнозирования и назначения оптимальных элементов техники полива с учетом допустимых смывов почвы.

Внутрихозяйственная оросительная сеть в земляном русле является основной водораспределительной артерией в хозяйствах Российской- Федерации. При общей протяженности свыше 120-125 тыс. км; она занимает лидирующее место в иерархической системе- оросительных, каналов. по привлеченным фондам и является замыкающим звеном, поставляющим воду.

В настоящее* время каналы в земляном русле внутрихозяйственной оросительной сети практически повсеместно подвержены опасным эрозионным явлениям.

Вопросам борьбы с эрозионными процессами в каналах оросительных систем посвятили свои работы М.С. Кузнецов, А.И. Голованов, JI.B. Кирей-чева, А.П. Айдаров, Ц.Е. Мирцхулава, В.И. Ольгаренко, A.B. Колганов, Ю.П. Поляков, Ю.М. Косиченко, М.С. Григоров, С.М. Григоров, В.П. Дьяков, A.B. Соловьев, W.D. Shreder, G.W. Musgrave и многие другие исследователи.

Однако если механизм данного явления и меры борьбы с размывами и заилением каналов достаточно широко освещены в научной литературе применительно к югу ЕТР, где находится основной орошаемый клин, то в отношении каналов оросительных систем Московской области такие исследования в последнее время проводились недостаточно, а противоэрозионные мероприятия не внедрялись.

Прежде чем предупредить эрозию и разработать меры борьбы с этим крайне нежелательным явлением, необходимо изучить данный процесс, выяснить факторы, обуславливающие его развитие, установить закономерности применительно к конкретным условиям и> на основании этого спрогнозировать ожидаемое развитие процессов, форму, характер, величину и его последствия с тем, чтобы предупредить или приостановить их.

Диссертационная работа содержит результаты теоретических и практических исследований, выполненных в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ РАСХН на 2006-2010 гг., поз. 111.011.

Цель работы - изучить закономерности эрозии каналов внутрихозяйственной оросительной сети и разработать мероприятия по противоэрозион-ному закреплению русел.

Задачи исследований:

- изучить степень разработанности проблемы и наметить пути дальнейших исследований;

- провести исследования по установлению закономерностей размыва каналов внутрихозяйственной оросительной сети для условий ПНО «Пойма» участок Вобля Луховицкого района Московской области;

- разработать методику прогноза размыва внутрихозяйственной оросительной сети при работе дождевальных машин;

- провести сравнительный анализ и предложить наиболее эффективный способ закрепления русел;

-определить надежность временных оросительных каналов и произвести ее статистическую оценку для уточнения интервалов проведения ремонтных и восстановительных работ;

- произвести расчёт экономической эффективности.

Объект исследования — ирригационная эрозия каналов временной оросительной сети.

Предмет исследований - способы и приемы предотвращения ирригационного размыва каналов временной внутрихозяйственной оросительной сети при работе дождевальных машин.

Методология «исследований. В1 ходе проведения исследований применялись метод системного анализа, лабораторный и полевой эксперименты, проведенные в соответствие с методическими требованиями. Обработка экспериментальных данных осуществлена методами математической статистики и планирования эксперимента.

Оценка достоверности научных результатов подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в ходе лабораторных и полевых исследований в многократной повторности, высокой степенью сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами апробации в производственных условиях опытных участков.

Научная, новизна работы состоит в уточнении закономерностей размыва каналов временной оросительной сети при работе дождевальных машин, определении количественных показателей эрозии, количественной оценки влияния различных факторов на смыв и размыв русел, прогнозе смыва почвы в каналах и временных оросителях, в повышении надежности работы сети за счет применения уточненных интервалов проведения ремонтных и восстановительных работ на сети и электрогидродинамического способа закрепления русел.

Основные положения, выносимые на защиту: результаты анализа развития процессов размыва и смыва почв русел каналов внутрихозяйственной оросительной сети и временных оросителях; уточнённые закономерности эрозионных процессов от воздействия основных факторов и новые эмпирические зависимости прогноза ирригационного размыва русел при работе дождевальных машин; результаты оценки эффективности применения электрогидродинамического способа закрепления русел;

- интервалы проведения ремонтных и восстановительных работ на внутрихозяйственной оросительной сети.

Практическая значимость работы заключается в разработке производственных рекомендаций по контролю за техническим состоянием* и реализацией мероприятий по повышению надежности работы каналов внутрихозяйственной оросительной сети и временных оросителей.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ПНО «Пойма» участок Вобля Луховицкого района Московской области с годовым экономическим эффектом 810 тыс. руб. Материалы исследований использованы ФГНУ «РосНИИПМ» и ФГНУ ЦНТИ «Мелиово-динформ» при составлении отчётов о НИР, выполненных по программе развития АПК МСХ РФ на 2008-2010 гг.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ» и Депмелиоводхоза Мин-сельхоза России: «Вопросы мелиорации» (г. Москва, 2009 и 2010 гг.), на научно-практических семинарах ФРНУ «РосНИИПМ»: «Пути повышения-эффективности орошаемого земледелия» (г. Новочеркасск, 2009-2010 гг.), V Международной научно-практической конференции- «ИнформАгро-2010»(Москва, 2010г.).

Публикации. Основные научные результаты исследований по теме диссертации изложены в 12 публикациях общим объемом 1,9 п.л., одна из которых издана в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Минобрнауки России для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, выводы и рекомендаций производству. Научно-квалификационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков и 22 таблицы. Содержит приложения и акты внедрения. Список литературы состоит из 143 наименований, включая 10 публикаций зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Финошин, Александр Борисович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обследование элементов внутрихозяйственной оросительной сети Луховицкого района Московской области показало повсеместную распространенность размыва данных русел,.приводящего к уменьшению плодородного горизонта орошаемого участка, заилению каналов и увеличению затрат на эксплуатацию оросительной сети;

2. Изучены влияния' уклонов, расходов воды, эрозионных свойств грунта, условий эксплуатации русел, длин прямолинейного участка, глубин залегания подстилающего' водопрочного слоя на характер размыва внутрихозяйственной оросительной сети, выявлены особенности деформации рассматриваемых русел и получены экспериментальные данные для методики расчета и прогнозирования эрозионных процессов;

3. Выборочная средняя наработка на отказ каналов закрепленных ударно-механическим способом составляет 6 поливов, возможная максимальная — 7 поливов; для незакрепленных русел каналов временной оросительной выборочная средняя наработка на отказ составляет 3 полива, максимальная — 4 полива; для русел, закрепленных электрогидродинамическим способом выборочная средняя наработка на отказ составит 7 поливов, генеральная средняя - 7-8 поливов, гарантированная на 5 % уровне значимости минимальная наработка на отказ составляет 7 поливов, максимальная - 8 поливов.

4. Период между двумя последовательными отказами для закрепленных каналов: 44,78 и 55,46 часа, для незакрепленных - 27,8 часа. Закрепленные каналы требует примерно в 1,5 - 2 раза меньше времени на восстановление. Наилучшими показателями характеризуются каналы, закрепленные электрогидродинамическим способом.

5. Исследованиями установлено, что на участках незакрепленных каналов временных оросителей протяженностью 0,7 - 0,9 км, при расходе воды о

0,1 - 0,3 м /с после проведения трех поливов ДДА-100 МА научно обосновывается оптимальное время проведения предупредительных ремонтов.

6. Применение предложенного способа закрепления временной оросительной сети на площади 100 га с целью устранения эрозионных процессов о опасных размеров позволяет также сохранить 48200 м воды. В свою очередь это дает возможность хозяйству оросить дополнительно 16 га пашни, что особенно эффективно в условиях платного водопользования;

7 В результате внедрения предлагаемых противоэрозионных мероприятий годовой экономический эффект составил 810 тыс. рублей. Срок окупаемости соответствует семи годам и свидетельствует о достаточно высокой эффективности противоэрозионной мелиорации в условиях принимаемых стоимостных показателей по производству продукции.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Финошин, Александр Борисович, Новочеркасск

1. Аверьянов С.Ф. Фильтрация из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - с. 26-40.

2. Адлер Ю.П. и др. Об одном методе информации при планировании эксперимента. И Планирование эксперимента. М.: Наука 1966.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий — М.: Наука, 1476

4. Айдаров И.П., Голованов А.И. Мамаев М.Г. Оросительные мелиорации. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Колос, 1982.-176с.

5. Айдаров И.П., Голованов A.C., Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. М.: Агропромиздат. 1990-58с.

6. Алиев Т.А. и др. Прикладные исследования гидротехнических сооружений. М.: ЦБНТИ «Водстрой» 1992. - 258с.

7. Алиев Т.А., Картвешвили А.Н. Экологическая надежность гидромелиоративных систем. -М.: ЗАО «Мэйн», 2001 -50с.

8. Алимов А.Г. Эффективность и надежность оросительных каналов «Гидротехника» мелиорация, 1982, № 4 с.31-38.

9. Аптиева Е.В., Иванова H.A., Санников В.П. Обоснование водного режима корнеобитаемого слоя почвы. Меж. вуз. сб. науч. Трудов т.5. с-117-119

10. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970.-487с.

11. Батурин Г.В., Горшков Н.И. К вопросу повышения эксплуатационной надежности закрытых дренажных систем. Ташкент, 1980 - 235 с.

12. Безднина С .Я. Качество воды для орошения : Принципы и методы оценки. -М.: Издательство «Рома», 1997-185с.

13. Вернадский В.М. Несколько слов о ноосфере // Успехи биологии, 1944.-Т.18 №2. с. 113-120.

14. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природных мероприятий и оценке ущерба причиняемого народному хозяйству в результате загрязнения окружающей среды М.: 1999-72с.

15. Вронский В.А. Прикладная экология .- Ростов-на-Дону : Феликс, 1996г.-512с.

16. Герцбах И.Б., Кореновский Ц. Б. Модели отказов. М.: Наука, 1966. -240с.

17. Гидравлические исследования элементов поливной техники, оросительных систем и арматуры отчет о НИР / ВНИИМ и ТП.- Коломна, 198г.

18. Голуб A.A., Струнова Е.Б. Экономика природопользования. -М.: Аспект пресс, 1995.-246с.

19. Григоров М.С., Черемсинов А.Ю. Режимы мелиоративных агроси-стем // Мелиорация и водное хозяйство. 1993. - № 2. - С. 28-33.

20. Гуссак В.Б. Ирригационная эрозия на равнинах Средней Азии. Изд-во Узбекистан, Ташкент, 1968.

21. ГОСТ 24026-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения.-М.:1980

22. ГОСТ 27, 503-81 Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности. -М.: 1982.-54с.

23. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения-М.: Госстандарт, 1985 .-3 0с.

24. ГОСТ 27.451-83. Надежность в технике. Испытания на ремонтнопри-городность. Изд-во стандартов. М., 1985

25. Докучаева JI.M. и др. Природно экологические показатели эффективности мелиоративных земель : Сборник научных трудов ФГНУ «РосНИ-ИПМ» : В 24,/Под ред. В.Н.Щедрина - Новочеркасск, 2003.-4.2.-е. 170-180

26. Докучаева Л.М.и др. Причины ухудшения качественного соотношения орошаемых земель и мероприятия по повышению эффективности их использования. Сборник научных трудов РосНИИПМ., 2003 с. 156-170

27. Долгушев И.А. Повышение эксплуатационной надежности оросительных каналов. М.: Колос, 1975.- 136 с.

28. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. -М.: Агропромиздат, 1985.-351с.

29. Духовный В.А. Водохозяйственный комплекс в зоне орошения. Формирование, развитие—М.: Колос 1984.- 255с.

30. Дэскэлеску Н. Рациональное распределение воды в оросительной сети./ Перевод с рум. -М.: Колос 1982.- 158с.

31. Защитные покрытия оросительных каналов / B.C. Алтунин, В.А.Бородин, В.Г. Ганчиков, Ю.М. Косиченко., под ред. B.C. Алтунина. -М.: Агропромиздат, 1988.-160с.

32. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем-М.: Наука, 1976.-340с.

33. Иванов А.И., Щедрин В.Н. Оценка надежности функционирования открытых оросительных систем // Гидротехнические сооружения и вопросы эксплуатации ОС / ЮжНИИГиМ. НовочеркасскД986.С 8-18.

34. Ивонин В.М. Агромелиорации водосборов.- Новочеркасск, 1993.-200с.

35. Ивонин В.М. Сельскохозяйственная экология- Новочеркасск: НИМИ, 1991.-110с.

36. Исаев Ю.С. Рекомендации по определению предельно допустимой минерализации поливной воды для условий черноземных почв Ростовской области. ЮжНИИГиМ, Новочеркасск, 1984-78с.

37. Калиниченко Н.П. Организация и производство работ по защите почв от водной эрозии. -М.: Высшая школа. 1973.-192с.

38. Каменский Г.Н. Методика изучения режимов грунтовых вод. — М.: Недра, 1961. 156с.

39. Канторович JI.B., Горстко А.Б. Оптимальные решения в экономике. -М.: Наука, 1972-96с.

40. Карманов И.И.' Плодородие почв СССР.-М.: Колос 1980

41. Карманов И.И. Фриев Т.А. Бонитировка почв на основе почвенно-экологических показателей // Земледелие.-1982-№5

42. Кац Д.М., Пашковский И.С. Мелиоративная гидрогеология.-М.: Аг-ропромиздат, 1988.-256с.

43. Качинский H.A. Физика почвы. -М.: Высшая школа , 1965.-223с.

44. Киселев П.А. Изучение баланса грунтовых вод по данным наблюдений за режимом их уровня. В кн.: Рекомендации по организации, оборудованию и производству наблюдений на вводно-балансовых площадках мелиорируемых земель. М.: ВСЕГИИГЕО, 1972.- с. 58-82.

45. Кирейчева JI.B. Концепция создания устойчивых мелиоративных ландшафтов // Вестник РАСХН. 1997. - № 5. - С. 51-55.

46. Колганов A.B. Оценка оросительных экосистем Ростовской области. II сб.трудов Минводхоза РФ. Экологические аспекты мелиорации в агропромышленном комплексе М.: 1991

47. Колганов A.B., Косиченко Ю.М. Гидравлическая эффективность и надежность оросительных истоков,-М.: Изд-во «Рома» , 1997 — 145 с.

48. Колганов A.B., Косиченко Ю.М. Гидравлическая эффективность и надежность оросительных каналов

49. Колганов A.B. Критерии оценки надежности оросительных систем. Сборник научных трудов ФГНУ «РосНИИПМ» : В 24./Под ред.В.Н. Щедрина Новочеркасск, 2003.-4.1.-С.83-90

50. Коршиков A.A. Дефекты в зоне орошения каналов. Новочеркасск 1993.-c.6-21.

51. Косиченко Ю.М, Гидравлическая эффективность и надежность облицованных каналов // Гидротехническое строительство, 1992, №12, с.12-17.

52. Косиченко Ю.М. Гидравлика мелиоративных каналов/ НИМИ. Новочеркасск 1992.-175с.

53. Косиченко Ю.М. Проблемы гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности гидротехнических сооружений и каналов Северного Кавказа // В сб. «Проблемы строительства и инженерной экологии». ЮРГТУ, Новочеркасск, 2006, №2-191-194с.

54. Косиченко Ю.М., Щедрин В.Н. Надежность функционирования оросительных систем и сооружений // ЦНТИ «Мелиоводинформ» 4. 1,2. 1995.186 с.

55. Костяков А.Н. Основы мелиораций .- М .: Сельхозгиз 1951.-750с.

56. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления речным стоком .-Л.: Наука, 1981.-250с.

57. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв. М.: Изд-во Московского университета, 1996.

58. Лебедев А.В. Методы изучения баланса грунтовых вод.- 2-е изд.-М.: Госгеолтехиздат. 1976.-192с.

59. Лисконов А.Т. Исследование и повышение качества элементов оросительных систем Северного Кавказа (на примере Ростовской области) Новочеркасск. НИМИ, 1983.- 24с.

60. Мелиорация антропогенных ландшафтов. Т.5. Водосберегающие технологии орошения на нижнем Дону: Новочеркасск. НИМИ 1998. 179с.

61. Мелиорация земель России. / Под ред. Сенчукова Г.А. Новочеркасск, - 1997.- 113с.

62. Мелиорация и охрана поверхностных вод. / Под ред. Кондюриной Т.А. Новочеркасск, НГМА, 1998. - 183с.

63. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 4.Сооружения: Справочник / Ред. Б.Б.Шумаков. -М.: Агропромиздат, 1990.-464с.

64. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 6. Орошение: справочник / под ред. Б.Б. Шумакова М.: Агропромиздат, 1987.-415с.

65. Методика определения эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. -М.: Экономика, 1982.

66. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений.- М : Колос, 1974. 279 с.

67. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. -М.: Колос, 1979:-379с.

68. Мирцхулава Ц.Е. Надежность систем осушения. -М.: Агропромиздат, 1985.-239с.

69. Мирцхулава Ц.Е. О поддерживающей терапии водохозяйственных и мелиоративных объектов //Мелиорация и водное хозяйство.-1990.-№ 11.-С.2224

70. Моисеев H.H. Человек и ноосфера. -М.: Молодая гвардия, 1990.-352с.

71. Налимов В.В.Теория эксперимента. -М.: Наука, 1976.-390с.

72. Натальчук М.Ф., Ольгаренко В.И. Сурин В.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем-М.: Колос, 1995 .-31 Ос.

73. Науменко И.И. Надежность сооружений гидромелиоративных систем

74. Нестеров П.М. Нестеров А.П. Экономика природопользования и охрана природы. -М.: Наука, 1994.-е. 316.

75. Нормативно-методическое обеспечение системы государственного контроля и надзора в мелиорации : Монография / Сост. В.Н.Щедрин, Г.Г. Гу-люк, В.Я.Бочкарев, Г.Т. Балакай : ФГНУ « РосНИИПМ»-М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2003.-437с.

76. Ольгаренко В.И. Научные исправления совершенствования гидромелиоративных систем с учетом экологических требований // мелиорация и водное хозяйство, 1996 №6

77. Ольгаренко В.И., Ольгаренко Г.В. и др. Техническое состояние оросительных систем Ростовской области. Сб. науч. трудов ФГНУ «РосНИ-ИПМ» : В 24./ Под ред. В.Н.Щедрина Новочеркасск, 2003.- 4.1. с.63-70.

78. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель -М.: Агропромиздат. 1990. 153с.

79. П-648 Руководство по натурным наблюдениям за деформациями гидротехнических сооружений и их оснований геодезическими методами. -М.: Энергия, 1980.-198с.

80. Питерский A.M. Оптимизация решений задач водохозяйственного строительства: Новочеркасск. НИМИ. 1995. - 140с.

81. Поленов Ю.П. Руководство по предупреждению и регулированию эрозии. Новочеркасск 1996г.-5 5с.

82. Полуэктов Е.В. Эрозия почв на Дону и меры борьбы с ней. отв. ред. И.Н.Листопадов.- Ростов-на-Дону: Изд-во. Рост, ун-та. 1984.-161с.

83. Полуэктов Е.В., Агафонов Е.В. Почвы и удобрения Ростовской области. Учеб. пособ. Персиановка : ДГАУ, 1995-88с.

84. Поляков Ю.П. Руководство по предупреждению и регулированию эрозии. Новочеркасск 1996.-55с.

85. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. -Л.: Гидрометеоиздат. 1984.-446с.

86. Приходько В.Е. Трансформация, деградация, меры восстановления орошаемых степных почв.//География и природные ресурсы, №1, 2000, с.50-58.

87. Рамад Ф. Основы прикладной экологии./ пер. с франц.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-543с.

88. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. М. «Россия молодая», 1994. 324 с.

89. Река В.Т. Системные исследования мелиоративных процессов и систем. -М.: Изд-во «Лань», 1998.-152с.

90. Рекомендации по использованию метеорологической информации / ПНИИИС. М.: Стройиздат, 1987.-80с.

91. Рекс Л.М. Экология -М.: Мир 1981. 402с.

92. Решетникова М.С., Моделирование процесса водной эрозии. Тез. докладов, г. Ростов на Дону, 2001, с. 22с.

93. Романенко Г.А., Комов Н.В., Тютюников А.И. Земельные ресурсы России, эффективность их использования.-М. 1996. — 45 с.

94. Руководство по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем ( ВТР-П-7-75 ).-М.: 1975г.

95. Рынков Н.И. Исследование водопроводящих узлов и выявления технико-экономических показателей двухконсольного агрегата ДДА-100М в условиях Московской области: Автореф. дис. на соискание ученной степ.канд.техн.наук.-М., 1972. 24 с'.

96. Савватеев С.С., Шумаков Б.Б. Математическое моделирование надежности сооружений оросительных систем: Доклады ВАСХНИЛ, 1986. № 2. - с. 45-46.

97. СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения. М.: Стройиздат, 1986

98. Соболев С.С. Методика проведения полевого опыта по борьбе с водной и ветровой эрозией почв. Почв. Ин-т им. В.В. Докучаева. ВАСХНИЛ. М., 1970. 142 с.

99. Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения. Сборник научных трудов ФГНУ «РосНИИПМ»: В 2ч./ Под ред. В.Н. Щедрина Новочеркасск, 2003.- 4.1.-299с.

100. Taxa X. Введение в исследование операций. T. I-II. - М.: Мир, 1985.

101. Телешев В.И. Организация, планирование и управление гидротехническим строительством. -М.: Стройиздат, 1989.- 416с.

102. Уточненный прогноз социально-экономического развития АПК на 2004 год и на период до 2006 года http: // www. msx. ru.

103. Феллер В.Введение в теорию вероятности и ее приложения. Т.1,2.-М.: Мир ,1967.-272с.

104. Финошин А.Б. Ирригационная эрозия почв при поверхностных способах полива / А.Б. Финошин-, С.М. Васильев, М.А. Субботина, Н.И. Тупикин // Научный обзор ФГНУ «РосНИИПМ», 2010.(доля. автора 60%).

105. Финошин А.Б. Новые подходы к оценке надежности оросительной сети / А.Б. Финошин // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ <<РосНИИПМ>>/ под ред. В.Н. Щедрина. Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - Вып. 42. - С. 96-101.

106. Финошин А.Б. Техническое состояние оросительных систем и вероятные направления развития / Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»/ под ред. В.Н. Щедрина. Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - Вып. 42. - С. 93-96.

107. Финошин А.Б. Совершенствование оценки надежности открытой оросительной сети / А.Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации».-М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2008. № 3-4. - С. 95-100.

108. Финошин А.Б. Анализ технического состояния оросительных систем в Ростовской области / А.Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации».-М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2008. № 3-4. - С. 92-95.

109. Финошин А.Б. Проблемы орошения в Ростовской области (на примере Приморской оросительной системы) / А.Б. Финошин // Инф. бюл. «Вопросы мелиорации».-М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010.- № 1-2.-С. 5860.

110. Хомяков A.M., Хомяков П.М. Основы системного анализа . М.: Изд-вомех.-мат. ф-таМЕУ, 1996-107с.

111. Цырульников А.Л. Гидравлические аспекты надежности водопроводных систем. Повышение надежности технологического оборудования в сельскохозяйственном водоснабжении и обводнении пастбищ: Новочеркасск, 1977.

112. Цырульников А.Л. Результаты сбора информации о надежности сельскохозяйственных водоводов. В кн.: сельхозводоснабжение и обводнение пастбищ Ростов-на-Дону, 1975. 67с.

113. Червонный A.A. и др. Надежность систем М.: Машиностроение, 1976.

114. Шикула Н.К., Рожков A.C., Трегубов П.С. Картирование территорий по интенсивности эрозийных процессов. / Тр. междунар. конгресса почвове-дов.-т. 11.-М., 1976.-245с.

115. Шумаков Б.Б. Гидромелиоративные системы нового поколения — М.: Изд-во «Рома», 1997.- 120с.

116. Шумаков Б.Б., Кирейчева J1:B. Экологические аспекты мелиоративной деятельности на орошаемы землях. // Вестник РАСХН, 1944. №4,с. 46-51

117. Щедрин В.Н. Системные принципы водоучета и управления водорас-пределением на оросительной сети . Новочеркасск 1994,-235с.

118. Щедрин В.Н. Стратегия использования оросительных земель в современных условиях // Мелиорация и водное хозяйство.- М.-2003.-№3

119. Щедрин В.Н., Косиченко Ю.М., Колганов A.B. Эксплуатационная надежность оросительных систем. М.: ФГНУ «Росинформагротех» 2005. - 392 с.

120. Эколого-ландшафтные основы мелиорации земель. / Под ред. В.Н. Щедрина (ГУ «ЮжНИИГиМ») Новочеркасск, 2000.-196с.

121. Экономика водохозяйственного строительства. Учебник для вузов. Под общ. ред. Д.С. Щавелева. -М.: Стройиздат, 1986.- 423с.

122. Яндыганов Я.Я. Экономика природопользования.- Екатеринбург: УГЭУ, 1997.-764С.

123. Ясин Э.М. Надежность магистральных водопроводов.- М.: Недра 1972г.

124. Bernstein L. Reuse of agricultural waste waters for irrigation in relation to the salt tolerance of crops. Report № 10, 1966, Los Angeles, p.p. 185-189.

125. Fisher R.A. Mackenzie C.H. «I. Agriculture Scicus»- vol / 13-p.311-323.

126. Gavazza D. Problemi delle uniformita di distribuzione dell"acqu negli im-pianti irrigni a piaggia e di irrigazione localizzata // Irrigazione (Bologna). 1982. -vol. 29.-№3.P. 10-19.

127. Handa B.K. An integrated water quality index for irrigation use. Central Ground-Water Board, Lucknow, Ultra Pradesh, 1979. 256 p.

128. Handley D., Vaux H., Pickering N. Evolution irritation systems for emission uniformity // California Agriculture. 1983. - vol. 37. No 1 (2). - P. 10-12.

129. Kittrege I. Influences of pine and grass on surface runoff and erosion./Soil and water conservation. Vol. 9, №4, 1954. P. 179 - 186.

130. Musgrave G.W. The quantities evaluation of factors in water erosion a first approximation. //Journal of soil and water conservation, № 9, 1947. P. 4 - 12.

131. Plehanov S.V. Economic efficiency ecological economic evaluation of watering agriculture : " Water agriculture" vol.l7/-2004 p.291-328.

132. Sponor R.Y., Shreder W.D. Slopes on lassie cropland in the Missouri Valley / Journal of Soil and Water Conservation, vol. 3, № 6, 1950. P. 23 31.

133. Zingg A.W. Degree and length of slope as it affects soil loss. Agric. Engin, vol. 21, №9, 1972. P. 6-14.

134. Shreder W.D. Factors in water erosion / Journal of Soil and Water Conservation, vol. 2, № 5, 1974. P. 14-21.

135. Kolganov A.V., Schedrin V.N. and Oleinic Y.V. The Problems of irrigation and Ecology in Southern Regions of Russia //6 Congress International Commission on Irrigation and Drainage. Cairo, 1996. - P. 69-75.