Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование технологии очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа"

Нг правах рукописи

МИХЕЕВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ —

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ЗАКРЫТОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ДРЕНАЖА НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность: 06.01.02 - «Сельскохозяйственная мелиорация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 1998

Диссертационная работа выполнена в Новочеркасской государственной мелиоративной академии.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники

РФ, доктор технических наук, профессор Коршиков A.A.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

РФ, доктор технических наук, профессор Поляков Ю.П.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Капустин A.C. Ведущая организация: департамент "Ростовмелиоводхоз"

Защита состоится 1998г. в 10 часов на заседании дис-

сертационного совета Д 120.76.01 в Новочеркасской государственной мелиоративной академии по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская 111.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки Новочеркасской государственной мелиоративной академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан "¿3 "ßCfäfpJ 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета, заслуженный мелиоратор РФ, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор

Сенчуков Г.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. <"\цной из важнейших задач в эксплуатации ме лиоративных систем является улучшение технического состояния и повышение отдачи орошаемых земель.

Дренаж, как известно, в значительной степени влияет на техническое и мелиоративное состояние орошаемых земель посредством регулирования водно-солевого режимов почв.

Эффективность работы закрытого горизонтального дренажа (ЗГД) находится в большой зависимости от уровня ухода за ним и качества производимых ремонтно-эксплуатационных работ.

Качество ремонтно-эксплуатационных работ зависит от совершенства технологии очистки ЗГД, технических возможностей применяемых машин в звене по очистке дренажа, а также от уровня механизации основных технологических операций. Опыт эксплуатации дренажа во многих регионах страны показал, что только регулярно проводимые, правильные и своевременные ремонтно-экслуатационные работы обеспечивают его нормальную работу.

В связи с этим одной из важнейших задач является разработка и совершенствование технологии ^чистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа, обеспечивающей повышение эффективности очистки дренажа и производительности машин, входящих в комплект звена по очистке ЗГД, а также обеспечение регулярности проведения работ на ЗГД при снижении стоимости и энергоемкости производства работ.

Цель работы. Целью настоящей работы является усовершенствование технологии очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа с применением высокоэффективных средств механизации, обеспечивающих повышение производительности труда и снижение стоимости ремонтно-эксплуатационных работ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

-обосновать целесообразность применения низконапорного способа промывки дренажных труб;

-на основе низконапорного способа промывки дренажных труб разработать н исследовать усовершенствованную технологию очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа:

-разработать и обосновать технологические схемы, карты и регламент на производство работ по усовершенствованной технологии. На зашнту выносятся :

-обоснование низконапорного способа промывки дренажных труб; -оптимизация сроков и периодичности очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа с момента его строительства;

-оптимизация скорости подачи дренопромывочной головки и дальности промывки дренажных труб с одной позиции;

-усовершенствованная технология и комплекс машин по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.

Научная новизна. В результате проведенных исследований: -обоснован низконапорный способ промывки дренажных труб; -выявлены оптимальные сроки и периодичность очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа с момента ее строительства;

-определены оптимальные скорость подачи дренопромывочной головки и дальность промывки дренажных труб с одной позиции;

-оптимизирован количественный состав парка машин в звене по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа. Практическая ценность:

-разработана технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа, позволяющая повысить производительность труда и комплексно механизировать основные технологические операции по очистке ЗГД, снижающая энергоемкость и стоимость производства работ;

-выявлены факторы, влияющие на эксплуатационную производительность, потребчое количество машино-смен и техники для выполнения работ по каждой операции усовершенствованной технологии;

-составлены проекты технологических карт и схем производства работ по очистке ЗГД.

Результаты исследований могут быть использованы проектными и эксплуатационными организациями, а также гидротехниками оросительных систем Северного Кавказа.

Реализация результатов исследований. Усовершенствованная технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа с применением низконапорного дренопромывочного агрегата (АДПН-250) и поддона-отстойника для очистки дренажных колодцев внедрена в совхозе "Красный Сад" Азовской оросительной системы Ростовской области на площади 431 га с годовым экономическим эффектом 49,72 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований доложены на научно-практических конференциях в Новочеркасской государственной мелиоративной академии: "Закрытый горизонтальный дренаж. Проблемы и решения" (29.05.95 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель" (25-28.09.95г.), "Совершенствование дренажных систем в зоне орошения" (29.05.96 г.), "Актуальные вопросы мелиораций и природопользования" (27.05.97г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, рекомендаций производству, списка литературы, и 10 приложений, содержит 152 страницы машинописного текста, 36 рисунков, 19 таблиц. Список использованной литературы включает 127 наименований, в т.ч. 5 работ зарубежных авторов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и дана характеристика основных положений диссертации.

В первой главе дан анализ существующего положения закрытого горизонтального дренажа на Северном Кавказе и выполнен обзор существующих способов и технологии производства работ, а также комплексов машин, применяемых для очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.

На сегодняшний день в Ростовской области общая площадь орошаемых земель составляет 325 тыс.га., площадь с хорошим мелиоративным состоянием составляет 225 тыс.га., с удовлетворительным состоянием - 42 тыс.га., с неудовлетворительным - 58 тыс.га. Из общей площади в 325 тыс.га дренаж построен на площади 152 тыс.га.

По данным департамента "Ростовмелиоводхоз" на Северном Кавказе всего построено 20,6 тыс.км дренажа, а в Ростовской области - 6,1 тыс.км, в том числе закрытый пластмассовый дренаж составляет - 69%.

Вопросам эффективности дренажных систем и их технического состояния посвящены работы: А.Н. Костякова, В.А. Духовного, И.П. Айдарова, В.В. Егорова, З.Я. Хруцкой, H.H. Бредихина, A.A. Коршикова, Э.Е. Фишера, Ю.Г. Филипова, Д.П. Савчука, Н.Г. Пивовара, В.А. Ва-сильченко, И.М. Решеткиной, А.Б. Алексанкина, Ф.В. Серебренникова, Л.Г. Pay, П.Е. Григоренко, Г.Г. Маляр, Б.Г. Лютева, A.A. Попова, В.А.Волосухина, Й. Ржига и др.

По существующей технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа применяются высоконапорные дренопромывочные машины (с давлением воды до 10 МПа), предназначенные для промывки дрен в зоне осушения, что резко снижает эффективность и качество ре-монтно-эксплуатационных работ. Дальность промывки дренажных труб у данных машин с одной позиции не превышает 125 м, что требует отрыва дополнительных шурфов по трассе дрены между смежными /тре-

нажными колодцами (расстояние между которыми по СНиП 500м) и г.риводит к резкому увеличению затрат на промывку 1 м дренк. Применяемые рабочие органы дренопромывочных машин (дренопромывочные головки) имеют параметры, отвечающие только требованиям для промывки дренажных труб зоны осушения.

Очистка дренажных колодцев осуществляется гидравлическим способом, который имеет низкий уровень производительности и высокую себестоимость работ.

Перечисленные выше факторы приводят к снижению производительности комплекса машин по очистке ЗГД на оросительных системах северного Кавказа до 35 м/ч.

Проблеме эксплуатации дренажных систем в зоне орошения и разработке новых способов и машин по уходу за закрытой дренажной сетью посвящены работы: В.М. Зубца, З.Н. Артемьевой, П.Б. Свиклиса, В.И. Бобченко, В.А. Духовного, А.И. Мурашко, Й. Ржига, Е.Д. Томина, В.Н. Бердянского, У.Ю. Пулатова, A.A. Коршикова, А.Е. Вакара, Т.С. Бор-щева, P.A. Мансурова, H.H. Нетребы, B.C. Макарова, Б.А. Елизарова, П.К. Лукашенко. В.И. Миронова.

На основе проведенного анализа стало очевидным, что существующая технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа нуждается в усовершенствовании.

Во второй главе изложена методика проведения опытов и обработки результатов исследований.

Методика исследований состоит в применении методов оптимизации эксплуатационных параметров и процессов промывки дренажных труб. При этом использовались теоретические и экспериментальные методы, разработки и исследования, применяемые в гидромелиорации, гидравлике и теории решения изобретательских задач. Экспериментальные исследования проводились на физических моделях в лабораторных и в натурных условиях на оп<--"~"ых участках. Результаты исследований фиксиро-

вались и обрабатывались на ЭВМ с применением стандартных программ обработки данных "Microsclc Excel 7.0", "Microsoft Graph 5.0", "MathCad".

Достоверность полученных данных подтверждалась с помощью ЭВМ и производственных испытаний.

В третьей главе изложены результаты теоретического и экспериментального обоснования срокса и периодичности проведения ремонтно-эксплуатационных работ с момента строительства дренажной сети, а также исследование элементов технологии промывки дренажных труб и оптимизации скорости подачи дренопромывочной головки. Изложено обоснование низконапорного способа промывки дрен и дальности перемещения дренопромывочной головки внутри дренажной трубы. Рассматривается экономико-математическая модель и расчет парка машин в звене по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа. Разработаны технологический регламент и усовершенствованная технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.

Проникновение илистых отложений в дренажные трубы обуславливается фильтрационными деформациями - диффузией из толщи окружающего грунта или местными деформациями вокруг дренажной трубы. Из практики эксплуатации дренажа известно, что наиболее интенсивное заиление внутренней полости дренажных труб происходит втечение первых трех лет его эксплуатации с момента строительства. Это связано с тем, что после строительства дренажа в сухих грунтах плотность грунта обратной засыпки дрен обычно 1,5-2 раза меньше, чем в материке, а процесс восстановления естественной плотности грунта протекает втечение первых 3 лет с момента строительства дренажа.

Следовательно, после первых 3 лет эксплуатации дренажа процесс фильтрации дренажных вод в дрену стабилизируется и уменьшается интенсивность заиления дренажных труб. Плотность илистых отложений, осевших в первый год эксплуатации дренажа в полости дрены колеблется

в пределах 1,2 - 1,3 гр/см3, а средневзвешенный диаметр частиц составляет 0,0033-0,01 мм.

Но, как показали наши исследования и исследования других ученых (З.Я. Хруцкая. A.A. Попов), плотность илистых отложений зависит от времени их нахождения в дренах. С увеличением времени нахождения илистых отложений в дрене увеличивается их плотность, а следовательно и величина необходимого давления воды в камере дренопромывочной головки для их размыва (рис. 1). Так как на дренажных системах зоны орошения ремонтно-эксплуатационные работы проводятся один раз в 710 лет (по существующей технологии), то через такой промежуток времени необходимое давление воды для размыва илистых отложений достигает 10 МПа.

При проведении регулярных ремонтно-эксплуатационных работ на ЗГД по предлагаемой нами усовершенствованной технологии (1 раз в год в первые 3 года эксплуатации дренажа с момента строительства, а затем 1 раз через 5 лет) величина необходимого давления (рис.2) для размыва илистых отложений в первые 3 года эксплуатации дренажа изменяется от 0,8 МПа до 0,2 МПа. По истечении 5 лет без промывки давление достигает величины 0,8 МПа. Величина этого давления установлена нами методом прогнозирования с помощью ЭВМ (программа MathCad). При этом средняя величина давления воды на выходе из дренопромывочной головки составит 0,5 МПа, что соответствует низконапорному способу промывки дренажных труб (до 1 МПа).

Для того, чтобы исключить в существующей технологии одну из наиболее трудоемких операций - отрывку дополнительного шурфа по трассе дрены, необходимо увеличить дальность промывки дренажной трубы с одной позиции.

Как показали наши исследования, длина промываемой дренажной трубы с одной позиции зависит как от диаметра водоподаюшего шланга,

р

. »

I■■

так и от сопротивления на перемещение дренопромывочной головки внутри дренажной трубы.

Жесткость полиэтиленового

Зависимость необходимого давления водоподающего шланга в чна-

воды для размыва илистых отложений чительной степени зависит от от времени их нахождения в дренах при

эксплуатации по существующей техно- физико-механических свойств логии материала шланга, а также от

диаметра и толщины стенки шланга. Так, при диаметре водоподающего шланга <1=\/2" максимальная длина промываемой трубы с одной позиции не превышает 125м, при ¿=3/4" длина увеличивается до 225м, а при с1=1" до 350м. Следовательно, применение шланга &=\" позволит преодолевать расстояние 250-275 м, что исключает отрывку дополнительных шурфов по трассе дрены, так как расстояние между смежными дренажными

4

Рис.

,лет

колодцами по СНиП 500 м, а тяговое сопротивление при этом достигает 0.5 кН. которое преодолевается за счет применения специально разработанного шлангоподающего устройства.

На основе вышесказанного предлагается усовершенствованный технологический процесс промывки дренажных труб без отрывки шурфов по трасте дрены , который заключается в следующем: г.ромывку дренажной трубы начинают с низового колодца с помощью головки со струями

Изменение необходимой величины давления воды для размыва илистых отложений от времен:» их нахождения в дрене при регулярном проведении ремонтно-эксплуатационных работ

Р.МПа 1,0

0,75

0,5

0,25

О

)

1 2 / прог нозируе / 5 / * / / / /

/ У з. 4 / /

2 3 4 5 6 7 8

Т, лет

кривая-1: изменение величины необходимого давления воды втечение

1 года эксплуатации дренажа;

кривая-2: изменение величины необходимого давления воды втечение

2 года эксплуатации дренажа;

кривая-3: изменение величины необходимого давления воды втечение

3 года эксплуатации дренажа;

кривая-4: изменение величины необходимого давления воды втечение 5 лет эксплуатации дренажа после регулярных промывок в первые 3 года; Линия-5 : средняя величина давления воды.

Рис.2

реактивного действия (патент 2081714). Промыв 50-55% (250-275 м) длины дренажной трубы, головку оставляют в ней и продолжают промывку грубы с верхнего колодца головкой со струями фронтального действия (а.с. 1729625). Промывку ведут до момента встречи двух головок, кото-

рый определяют по длине шланга, вошедшего в дрену и по скачкообразному увеличению тягового сопротивление. После встречи двух головок, головку со струями фронтального действия извлекают из дренажной трубы и с низового колодца обратным рабочим ходом продолжают домывать трубу головкой со струями реактивного действия, предварительно пройдя ею вверх на уклон 5-10 м (для того, чтобы создать перекрытие промывки двух участков дренажной трубы различными головками).

Эффективность предлагаемого технологического процесса определялась на специально разработанной лабораторной установке. Целью исследований ставилось определение оптимальной скорости подачи дрено-промывочной головки и степени очистки пластмассовой, гофрированной дренажной трубы (рис. 3), которая определялась по формуле:

С = -^-100%; (1)

Здр

где SH- площадь поперечного сечения илистых отложений, оставшихся в дренажной трубе после ее промывки;

Бдр - площадь поперечного сечения дренажной трубы.

Длина исследуемой дренажной трубы составляла Юм, диметр 110мм, а уклон 0,002.

В качестве моделируемых илистых отложений использовались илистые отложения, извлеченные из дренажных труб на экспериментальном участке, так как по данным исследований Попова A.A. известно, что частицы илистых отложений, осевших во внутренней полости дренажной трубы в условиях водного режима дрены втечение ряда лет остаются несвязными. Выравнивание слоя илистых отложений в дренажной трубе осуществлялось по широко распространенной методике плавным подтоплением. После осаждения частиц илистых отложений, осветленный верхний слой воды удалялся плавным снижением уровьг. воды, после чего проводились исследования.

0,8

Зависимость степени очистки от скорости подачи 1)п дренопромывочной головки и толщины илистых отложений И по:» Р=0,5 МПа

■7Т

5

6

7

8

9

10

Толщина илистых отожений И, мм Рис. 3

На основе проведенных исследований, для определения оптимальной скорости подачи дренопромывочных головок построен график оптимизации (рис.4). Целевая функция определялась как сумма следующих функций:

где 5н(ип) - зависимость площади поперечного сечения илистых отложений, оставшихся в дрене после ее промывки от скорости подачи ип дренопромывочной головки;

Я>(ип) - зависимость удельного расхода воды на промывку 1 м дрены от скорости подачи ип дренопромывочной головки. Кривая 8н(ип) построена по данным лабораторных исследований и для нее получено уравнение связи второго порядка:

Р(ип)=8„(ип)+Яу(ип);

(2)

8„=114,29и2п-19,057ип+0,818.; Досторерносгь уравнения 112=0,98. Оптимум целевой функции определяется как:

Б'(ип)=0;

(3)

График оптимизации скорости подачи дренопромывочной головки при давлении Р = 0,5 МПа

0,35 Р.яу.Эн 0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

Р(1)П)

>г

У 0У(уп)

|Зн£Цп 1 /

( 1

0,08

0,09

!0,1 0,098 Рис.4

0,11 0,12 1)п, м/с

Оптимальное значение целевой функции установлено равным 0,1 м/с, так как оно входит в допустимый 5-ти% интервал отклонений от оптимума.

Кривая зависимости степени очистки дренажной трубы С от толщины илистых отложений Ь при подаче 0,1 м/с (рис.3) была приведена к полиномиальной кривой и получено уравнение связи второго порядка с достоверностью №=0,95:

С = 0,0161Ь2 - 0,1991Ь + 0,6; (5)

Поскольку толщина илистых отложений по длине дренажной трубы колеблется и в некоторых местах может достигать 15 мм и более, то давление на выходе из головки можно определить по следующей формуле: РД=КР; (6)

где Рд - действительное давление веды в камере головки;

К - коэффициент запаса энергии на размыв илистых отложений , К=1,6 (получен экспериментальным путем);

Р - необходимое давление воды в камере головки для размыва илистых отложений толщиной 5-7 мм и плотностью 1,2-1,3 гр/см3, при подаче 0,1м/с.

Тогда: Рд = 1,6 • 0,5 = 0,8 МПа

Во время проведения исследований предлагаемой технологии был выявлен недостаток у головки со струями реактивного действия. У данной головки в конструкции не предусмотрена центральная (лобовая) струя, а она необходима для размыва различного рода пробок, образующихся внутри дренажной трубы из-за некачественного строительства.

Для определения оптимальной величины диаметра центрального отверстия нами была разработана специальная лабораторная установка для исследования струй малого диаметра. В результате исследований был определен оптимальный диаметр отверстия «Ь=2,5 мм и получено уравнение связи второго порядка для осевого усилия струи Б и дальности ее полета Ь при давлении Р=0,5 МПа и диметре с1о=2,5 мм:

р=.1Е-06Ь2+0,0013Ь+4,379; К2=0,91, (7)

Кроме дренажных труб, заилению подвержены и дренажные колодцы. Существующий гидравлический способ их очистки малоэффективен и трудоемок, поэтому предлагается механический способ очистки колодцев. Он заключается в том, что с момента строительства дренажной сети на дно колодцев устанавливаются специальные поддоны-отстойники, которые предназначены для сбора осаждаемых илистых отложений и крупно-габаритного мусора в колодце.

Очистка производится с помощью автокрана путем подъема поддона-отстойника за специальные монтажные петли, установленные на нем.

Периодичность очистки колодцеь можно определить по формуле:

т = яДкЬсПк 4НР '

где Дк - диаметр колодца, м;

Ьс - высота стакана поддона - отстойника, м; ш - количество колодцев на дренажном участке (системе) Н - интенсивность заиления колодцев, м3/га (год); Б - площадь дренажного участка (системы), га.

На основе предложенного выше процесса промывки дренажных труб, без отрывки дополнительных шурфов по трассе дрены, и очистки колодцев с помощью поддона-отстойника предлагается усовершенствованная технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа, которая заключается в следующем: на первом этапе очищают дренажные колодцы от илистых отложений и крупно-габаритного мусора с помощью автокрана и поддона-отстойника. Затем производят промывку дренажных труб по усовершенствованному низконапорному технологическому процессу, без отрывки шурфов по трассе дрены. На заключительном этапе повторно очищают поддоны-отстойники, так как они могут частично заилиться в процессе промывки дренажных труб.

В соответствии с усовершенствованной технологией очистки ЗГД на оросительных системах Северного КоЙКс/а*? автором разработан технологический регламент для проведения ремонтно-эксплуатационных работ.

При очистке ЗГД выполняется целый ряд технологических операций, каждая из которых должна осуществляться с помощью специальных орудий во взаимной их увязке. При этом машины для очистки в звене должны быть подобраны и увязаны между собой так, чтобы при полной их загрузке обеспечивалась наименьшая стоимость работ, оптимальная продолжительность очистки и наибольшая производительность труда с учетом местных хозяйственных и природных условий.

Ритмичная работа дренопромывочной машины связана со своевременной доставай к ней воды для промывки дренажных труб. Это может быть записано следующим выражением:

Пд. воды Пд = ПтсПтс, (9)

где Пд водп - часовая (сменная) потребность дренопромывочной машины ü воде, м3/ч, м3/см;

пд - количество одновременно работающих в звене дренопромы-вочных машин, шт;

Пгс-производительность транспортного средства (часовая или сменная) по доставке воды, м3/ч, м3/см;

Птс - количество транспортных средств, обеспечивающих доставку воды к работающим дренопромывочным машинам, шт. Для оптимизации количественного состава парка машин в звене по очистке ЗГД нами рассматривается экономико-математическая модель. Целью экономико-математической модели является выбор оптимального комплекта машин, обеспечивающего минимальные затраты, которые могут быть записаны выражением:

Зп = С, + = Гсл + E„±Kl - kl min (10)

где Зп - удельные приведенные затраты;

- себестоимость очистки ЗГД комплектом машин по j-му варианту;

Ен -нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

Uoj - балансовая стоимость i-ой машины в комплекте, принимаемой по j-му варианту;

Т; - фактическое число смен работы i-ой машины комплекта в звене на участке по очистке ЗГД принятое по j-му варианту;

Т^ - число смен работы ¿-ой машины в году, принимаемое по нормативу;

Пдг - годовая выработка дречопромывочной машины; К^ - удельные капитальные Еложения в комплекте машин; кв - коэффициент использования машин по времени; п - число типов машин в комплекте; j - вариант комплекта; 1 - вариант машины в комплекте.

При составлении модели комплекса машин исходили из следующих требований: рассматриваемая функция (10) обладает свойством медленно изменяться в области минимума при значительных изменениях независимого переменного. С практической точки зрения представляет интерес не точка минимума, а область минимума с учетом допустимой точности результатов подсчета. В ряде случаев для формирования _|'-го варианта комплекса дренопромывочных машин приведенные затраты могут оказаться минимальными, а трудоемкость и продолжительность работ большими, чем по другим вариантам. Поэтому предпочтение необходимо отдавать тому .Ьму варианту, при котором и трудоемкость и сроки производства работ будут минимальными.

Из-за отсутствия обоснованных значений фактических производи-тельностеп машин, входящих в предлагаемый ьами комплект по очистке ЗГД, расчет потребного количества машин затруднен. Поэтому появилась необходимость проведения производственных испытаний машин по предлагаемой технологии.

В четвертой главе обоснованы и разработаны проекты технологических карт и схемы производства работ по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа по предлагаемой технологии. Определен уровень производительности дренопромывочного агрегата АДПН-250. Про1иведен расч'л- потребного количества машино-смен на очистку 1 :л

дрены и на однн дренажный колодец. Представлены результаты производственных исследований усовершенствованной технологии.

Применение усовершенствованных машин направлено на повышение производительности труда, снижение материалоемкости процесса, что приводит к более высокому уровню производительности, так как уровень производительности дренопромывочного агрегата АДПН-250 составляет 49,4%, а у базовой машины ПДТ-125 лишь 19,3%.

Для разработки и обоснования технологических карт необходимо знать потребное количество машино-смен на выполнение объемов работ по данной операции на длине дрены в 1м или один дренажный колодец, которое можно определить по формуле:

где О™ - объем работ на длине дрены 1 м или один дренажный колодец;

Нпр - норма производительности машины;

I - продолжительность рабочей смены. При определении количества машино-смен для операций, выполняемых новыми машинами в данную формулу вместо Нпр подставляются фактические выработки машин, полученные в процессе экспериментальных исследований усовершенствованной технологии очистки ЗГД. Для определения необходимого количества машино-смен при выполнении всех объемов работ нужно потребное количество машино-смен на промывку 1 м дрены Мпм умножить на протяженность дрен Ь.

М = Мп.м ■ Ь , маш/см (12)

Необходимое количество машин для выполнения всего объема работ целесообразно определять по формуле:

М

<3

(И)

п.м

где ДР - количество рабочих дней машины в году; пс - количество рабочих смен в сутках.

В технологической карте по существующей технологии нормы производительности машин и механизмов приняты по ЕНиР, ВНиР (табл.1).

В проекте технологической карты по усовершенствованной технологии, нормы производительности новых машин и механизмов (дренопромывочного агрегата АДПН-250, поддона-отстойника с автокраном КС-2561) и количество машино-смен, потребных этим машинам для выполнения объемов работ приняты по данным, полученным экспериментальным путем.

Из-за отсутствия обоснованных норм производительности для трактора МТЗ-80 и цистерны ВУ-3 для подвоза воды к дренопромывочному агрегату АДПН-250, в проекте технологической карты эти значения также приняты из экспериментальных данных (табл. 2).

Производственные исследования показали, что предлагаемая периодичность очистки дренажных труб и колодцев от илистых отложений (в первые 3 года эксплуатации после строительства 1 раз в год, далее 1 раз в 5 лет), позволяет применять низконапорный способ промывки дрен (давление воды на выходе из насоса дренопромывочного агрегата составило 1 МПа).

Применение дренопромывочного агрегата АДПН-250 со шлангопо-дающим устройством, позволило увеличить дальность промывки дренажных труб с одной позиции со 125 м ( по существующей технологии) до 250-275 м (по предлагаемой технологии) и исключить необходимость отрывки дополнительных шурфов по трассе дрены. Разработанные технологические карты и схемы производства работ по очистке ЗГД уменьшают потребность в машино-сменах (на 1000 м дрены) с 9,31 маш/см (по существующей технологии) до 1,71 маш/см (по предлагаемой технологии) и снижают себестоимость промывки 1 м дрены с 1,76руб/м до 0,142руб/м.

Таблица I

Технологическая карта №1 на производство основных операций по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа _но существующей технологии на 1000 м дрены__

Наименование операции Машины и их марки Объем работ Нормы и их обоснование Требуется всего Стоимость, руб

машнно-смен, маш/см человеко-дней, чел/дн. одной маш/см всего

Сня гие крышек с .чре-нажных колоди-.й нгокран КС-2561 3 шт 8 шт/ч (эксперимент) 0,05 0,05 32J (по отчету) 1,6

Очистка колодки) и промывка дренажных труб Др01ЮПр.>\1Ы110Ч- 1МЧ Мии<1.:и1 ПДТ-|Ь 1000 м 35 м/ч 100 м (ijB 12-4-7 1а) 3,5 14,0 384,3 (по отчету) 1345

Подвоз воды Трактор Д'Г-75 с прицепом 2ПТС-4-793 с цистерной 4,2 м' 70м5 2 мУч 100 м (§В 12-4-7 2а+3а) 4,3 4,3 8М (по отчету) 360,4

Отрывка шурфа Экскаватор ЭО-3322А \\=0.63 м3 324 м' 55 мУч 100 м (§Е 2-1-9 Зз) 0,72 0,72 28,5 20,5

Подвоз дренажных труб муфт и ЗФМ Трактор МТЗ-80 с прицепом 6 шт 2 шт/ч (эксперимент) 0,38 0,38 60,6 (по отчету) 23

Замена поврежденного участка дренажной трубы с обсыпкой ЗФМ В ручную 6 шт 1 шт/ч (эксперимент) 2,25

Обратная засыпка шурфа Бульдозер ДЗ-29 324 м1 130 м'/ч 100 м ((¡Е2-1-34 16) 0,31 0,31 22,2 6,9

Установка крышек на дренажные колодцы Автокран КС-2561 3 шт 8 шт/ч (эксперимент) 0,05 0,05 32,8 (по отчету) 1,6

Итогам =9,3|Mauj/M;£P = 22,06»е^/не„ 17<9

N1 О

Таблица 2

Технологическая карта №2 (проект) на производство основных операций по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа по предлагаемой усовершенствованной технологии на 1000 м дрены

Наименование операции Машины и их марки Объем работ Нормы и их обоснование Требуется всего Стоимость, руб

машино-смен, маш/см человеко-дней, чел/дн. одной маш/см всего

Снятие крышек с дренажных колодцев Автокран КС-2561 3 шт 8 шт/ч (эксперимент) 0,05 0,05 32,8 (по отчету) 1,6

Предварительная очистка колодцев от ила и крупногабаритного мусора Автокран КС-2561 с поддоном -отстойником 3 шт 3 шт/ч (эксперимент) 0,12 0,12 54.6 6,5

Промывка дренажной трубы Дренопромывоч-ныи агрегат АДПН-250 1000 м 175 м/ч (эксперимент) 0,70 2,10 1213 84,8

Подвоз воды Трактор МТЗ-80 с цистерной ВУ-3 33 м3 6 м'/ч (эксперимент) 0,67 0,67 60,7 40,7

Заключительная очистка колодцев от ила Автокран КС-2561 с поддоном -отстойником 3 шт 3 шт/ч (эксперимент) 0,12 0,12 54,6 6,5

Установка крышек на дренажные колодцы Автокран КС-256) 3 шт 8 шт/ч (эксперимент) 0,05 0,05 32£ (по отчету) 1,6

Итого: УМ = 1,71мап/ ;Х!Р = 3,11иел/ „ ,41-7РУб --------/см ^ /днеи

Выполнение работ по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа согласно усовершенствованной технологии, позволяет полностью механизировать основные технологические операции и повысить производительность комплекса машин при очистке дренажных труб и колодцев с 35 м/ч (по существующей технологии) до 175 м/ч ( по предлагаемой технологии).

В пятой главе представлен расчет экономической эффективности от внедрения усовершенствованной технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.

При создании нескольких новых машин, комплексно механизирующих производственный процесс, а также в случаях, когда новая машина требует по сравнению с эталонной машиной изменения состава комплекта машин, экономическая эффективность определяется путем сопоставления двух вариантов комплексной механизации: одного с применением комплекта машин нового типа и другого с применением комплекта машин, используемого на аналогичных работах.

Учитывая это условие и новую технологию производства работ, годовой экономический эффект можно определить по формуле:

ЭГ-(Ъ1-4±31)ПТ< (14)

1=1 1»1

гдеЗ®. -сумма приведенных затрат в базовом комплекте машин, руб./м; п - число машин в базовом комплекте машин;

- сумма приведенных затрат в новом комплекте машин, руб./м; т - число машин в новом комплекте машин.

Годовой экономический эффект от внедрег.ия усовершенствованной технологии очистки ЗГД составил 49,72 тыс. руб.

Общие выводы

1. На основании проведенного ан^шза существующей технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа выявлена низкая производительность машин (до 35 и/ч) и уровень механизации технологического процесса (19,3%), а также малая эффективность очистки дренажной сети из-за того, что применяемые машины ориентированы для ухода за дренажной сетью зоны осушения.

2. Научно-обоснованные и практически доказанные оптимальные сроки и периодичность проведения ремонтно-эксплуатационных работ по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа (в первые 3 года эксплуатации работы проводят 1 раз в год, далее 1 раз в 5 лет), позволили применить низконапорный способ промывки дрен (до 1МПа).

3. Установленная лабораторными исследованиями и подтвержденная полевыми испытаниями оптимальная скорость подачи дренопромывоч-ных головок (0,1 м/с) , обеспечивает полную очистку дренажных труб от илистых отложений.

4. Применение низконапорного дренопромывочного агрегата АДПН-250 со специальными дренопромывочными головками фронтального действия (а.с. №1729625) и со струями реактивного действия (патент №2081714) снижает удельный расход воды на промывку 1 м дрены с 70л/м до ЗЗл/м.

5. Использование шлангоподающего устройства и полиэтиленового водоподающего шланга диаметром 1" увеличивает дальность промывки дренажной трубы с одной позиции со 125 м до 250-275м, что позволяет исключить отрывку дополнительных шурфов по трассе дрены.

6. Применение усовершенствованной технологии позволяет повысить производительность комплекса машин по очистке дренажных труб и колодцев с 35м/ч (по существующей технологии) до 175м/ч (по предлагае-

мой технологии) и снизить себестоимость промывки 1 м дрены с 1,76руб/м до 0,142руб/м.

7. Годовой экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа составляет 49,72 тыс. руб.

Рекомендации производству

1. Для повышения эффективности очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа необходимо соблюдать оптимальные сроки проведения ремонто-эксплуатационных работ (в первые 3 года эксплуатации дренажа ,с момента строительства, очистку проводят 1 раз в год, а затем 1 раз в 5лет).

2. С целью обеспечения полной очистки внутренней полости дренажных труб следует применять дренопромывочный агрегат АДПН-250 со специальными дренопромывочными головками и задавать им скорость подачи на шлангоподающем устройстве, равную 0,1 м/с , а давление на насосе агрегата - 1,0 МПа.

3. Для • "еличения дальности промывки дренажных труб с одной по-з\\ции (со 125'м до 250-275м) и исключения отрывки дополнительных шурфов по трассе дрены, необходимо использовать шлангоподаюшее устройство и водоподающий шланг диаметром 1".

4. В целях повышения производительности работ по очистке ЗГД с 35м/ч до 175м/ч и комплексной их механизации, следует использовать усовершенствованную технологию очистки закрытого горизонтального дренажа и необходимый комплекс машин.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1,, Коршиков A.A., Михеев A.B. К обоснованию некоторых параметров дренопромывочных машин // Мелиорация и водное хозяйство.-1995, №6.- с. 19,26.

2. Михеев A.B., Коршиков A.A. Модернизация дренопромывочного агрегата МР-18 // Тезисы научно-практического семинара "Закрытый горизонтальный дренаж. Проблемы и решения". -Новочеркасск, 1995.- с.14.

3. Коршиков A.A. Михеев A.B. Обоснование комплекса машин для строительства дренажа // Мелиорация и водное хозяйство. - 1995, №5.-с.52-53.

4. Михеев A.B., Коршиков A.A. Установка для исследования гидравлических струй дренопромывочной насадки // Тезисы докладов участников научно-практического семинара "Совершенствование дренажных систем в зоне орошения", под ред. проф. Коршикова A.A. -Новочеркасск, 1996,- с.11.

5. Михеев A.B., Коршиков A.A. Исследование эффективности действия гидравлических струй дренопромывочной насадки II Сб. науч. тр. НГМА, каф. АПМиО "Агропромышленные машины и оборудование (теория, конструкция, расчет)".-Новочеркасск, 1996. Вып. 2.- с.21-25.

6. Михеев A.B. Лабораторные исследования параметров дренопромывочной насадки // Тезисы докладов научно-техн. конф. Аспирантов и студентов "Актуальные вопросы мелиорации и природопользования", НГМА. -Новочеркасск, 1997. 27 мая. -с.35-36.

Подписано в печать 9.10.1998г. Заказ №157 Уч.изд. 1 пл. Тираж 100 экз. г. Новочеркасск, ул. Пушкинская 111, НГМА

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Михеев, Александр Васильевич, Новочеркасск

„ / ' г у г./ А / ' г ......

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации Новочеркасская государственная мелиоративная академия

На правах рукописи Михеев Александр Васильевич

Совершенствование технологии очистки закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа

Специальность: 06.01.02 - "Сельскохозяйственная мелиорация"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор А.А. Коршиков

Новочеркасск 1998

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................... 4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................ 7

1.1. Характеристика и особенности закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа........ 7

1.2. Анализ существующих способов ухода за закрытым горизонтальным дренажом............................................................ 19

1.3. Цель и задачи исследований................................................... 32

ВЫВОДЫ............................................................................................ 34

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...................... 35

2.1. Методика лабораторных и производственных исследований усовершенствованной технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.......................... 35

2.2. Методика лабораторных исследований гидравлических параметров центральной струи дренопромывочной головки... 43

2.3. Методика обработки результатов исследований................... 46

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ЗГД НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА.............................. 47

3.1. Обоснование усовершенствования технологии очистки ЗГД 47

3.2. Экономико-математическая модель состава комплекта машин в звене по очистке ЗГД............................................... 91

3.3. Расчет парка машин в звене по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.......................................... 96

ВЫВОДЫ............................................................................................ 101

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ......................................................................... 102

4.1. Разработка и обоснование технологических карт на производство работ по очистке ЗГД на оросительных системах

Северного Кавказа, согласно предлагаемой технологии..... 102

4.2. Результаты производственных исследований усовершенствованной технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.......................................................... 121

ВЫВОДЫ....................................................................................... 127

5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ЗГД НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СЕВЕРНОГО

КАВКАЗА........................................................................................ 128

5.1. Расчет основных технико-экономических показателей

предлагаемого способа очистки ЗГД..................................... 128

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ............................................................................. 139

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ............................................ 141

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУТЫ.......................... 142

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................. 153

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Одной из важнейших задач в эксплуатации мелиоративных систем является повышение отдачи орошаемых земель и улучшение их технического состояния. Переувлажнение и особенно засоление значительно снижают эффективность сельскохозяйственного производства на орошаемых землях и сводят зачастую на нет то высокое плодородие, которое создается при орошении.

Дренаж, как известно, в значительной степени влияет на техническое и мелиоративное состояние орошаемых земель. Он необходим как средство борьбы с возможными вредными явлениями, порождаемыми или усиливаемыми орошением, - засолением и заболачиванием.

При этом орошение и дренаж рассматривают как средство регулирования водного, воздушного, солевого и отчасти теплового, питательного и газового режимов почвогрунтов в интересах создания оптимальных условий для развития и усилейия производства сельскохозяйственных культур.

Дренаж является одним из наиболее эффективных средств борьбы с подъемом грунтовых вод на подтопляемых территориях и реконструируемых оросительных системах. Поэтому в проектах реконструкции и нового строительства орошаемых земель, значительное место в общем объеме мелиоративных работ занимает устройство закрытого горизонтального дренажа (ЗГД).

Эффективность работы закрытого горизонтального дренажа, в свою очередь, находится в большой зависимости от уровня ухода за сетью и качеством производимых ремонтоно-эксплуатационных работ.

Качество ремонтно-эксплуатационных работ зависит от совершенства технологии ухода за ЗГД, технических возможностей применяемых машин в звене по уходу за ним, а также от уровня механизации основных технологических операций. Опыт эксплуатации дренажа во многих ре-

гионах страны показал, что только регулярно проводимые, правильные и своевременные ремонтно-экслуатационные работы, обеспечивают его нормальную работу.

В связи с этим одной из важнейших задач является разработка и совершенствование технологии очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа, обеспечивающей повышение эффективности очистки дренажа и производительности машин, входящих в комплект звена по очистке ЗГД, а так же обеспечение регулярности проведения работ на ЗГД при снижении стоимости и энергоемкости производства работ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенных исследований: -обоснован низконапорный способ промывки дренажных труб; -выявлены оптимальные сроки и периодичность очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа с момента ее строительства; -определены оптимальные скорость подачи дренопромывочной головки и дальность промывки дренажных труб с одной позиции; -оптимизирован количественный состав парка машин в звене по очистке ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

-разработана технология очистки ЗГД на оросительных системах Северного Кавказа, позволяющая повысить производительность труда и комплексно механизировать основные технологические операции по очистке ЗГД, снижающая энергоемкость и стоимость производства работ;

-выявлены факторы, влияющие на эксплуатационную производительность, потребное количество машино-смен и техники для выполнения работ по каждой операции усовершенствованной технологии; -составлены проекты технологических карт и схем производства работ по очистке ЗГД.

Результаты исследований могут быть использованы проектными и эксплуатационными организациями, а также гидротехниками оросительных систем Северного Кавказа.

РЕАЛИЗАЦИЯ И АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации и результаты исследований доложены на научно-практических конференциях в Новочеркасской государственной мелиоративной академии: "Закрытый горизонтальный дренаж. Проблемы и решения" (29.05.95 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель" (25-28.09.95г.), "Совершенствование дренажных систем в зоне орошения" (29.05.96 г.), "Актуальные вопросы мелиораций и природопользования" (27.05.97г).

По результатам исследований опубликовано 6 научных статей.

Результаты исследований внедрены в совхозе "Красный Сад" Азовской оросительной системы Ростовской области на площади 431 га.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Характеристика и особенности закрытого горизонтального дренажа на оросительных системах Северного Кавказа

Большинство районов орошаемого земледелия расположено на равнинных территориях со слабой естественной дренированностью. При регулярном орошении на таких территориях неизбежно происходит подъем уровней грунтовых вод и установление их близко от почвенного покрова, что может привести к подтоплению и засолению почвогрунтов, снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Основным средством предупреждения и ликвидации отрицательных последствий орошения, а также освоения засоленных и склонных к засолению земель является искусственный (инженерный) дренаж, который включает систему агротехнических мероприятий, промывку земель и промывной режим орошения на фоне дренажа. Инженерный дренаж подразделяется на горизонтальный, вертикальный и комбинированный. При необходимости эти типы дренажа сочетают. Горизонтальный и вертикальный дренажи, как правило, дополняются биологическим.

Достаточно полно отвечает современным техническим требованиям горизонтальный дренаж. Он автоматический, главным образом самотечный, не требует затрат электроэнергии, долговечный, простой в эксплуатации, в закрытом (подземном) варианте не препятствует перемещению по полям сельскохозяйственных машин.

Закрытый горизонтальный дренаж (ЗГД) на орошаемых землях - это непрерывная система линейных сооружений, расположенных по определенной схеме, вскрывающих водоносную толщу покровных грунтов на глубину преимущественно около 3-3,75 м от поверхности земли, обеспе-

чивающих автоматическое понижение уровня грунтовых вод на заданные глубины и отвод их за пределы орошаемой территории в водоприемник.

Глубина дрен на орошаемых землях находится в пределах 3,0-3,75 м, ее требуется выдерживать больше критической глубины грунтовых вод. Это объясняется следующим: 1) на орошаемых землях необходимо опускать на достаточную глубину не только уровень грунтовых вод, но и капиллярную кайму; 2) многие культивируемые на орошаемых землях растения имеют более глубокую корневую систему ; 3) большие глубины позволяют увеличить расстояния между дренажными трубами; 4) большой напор под более глубокими дренами содействуют более быстрому опреснению грунтовых вод./1,2,3,4,5,6,7,8/

Критическая глубина грунтовых вод, выше которых подъем их опасен, зависит от степени минерализации механического состава и структурности почв. Прочная комковатая структура почв уменьшает критическую глубину; наоборот, на тяжелых суглинистых и бесструктурных почвах критическая глубина увеличивается на 20-30%.

Расстояние между дренами на орошаемых землях зависит от глубины дрен, водопроницаемости почвы, содержания солей в ней, гидрогеологических условий и требуемой скорости опускания уровня грунтовых вод после промывки почвы. В зависимости от этих условий расстояние между дренами (при глубине около 2,5-3 м) колеблются от 250 до 800 м. /7/

По опытным работам в Голодной степи, при дренаже средней глубины 2,45 м допустимо расстояние между дренами до 250 м. На Северной Мугании, с ее более легкими почвами, дрены глубиной 2,5 м допускают расстояния между ними 400-500 м). /7/

Закрытые дрены делают обычно из пластмассы диаметром 100-200 мм. Пластмассовые трубы для дренажа отличаются высокой прочностью, долговечностью и устойчивостью к агрессивным водным средам, легкостью и гибкостью, большой длиной, повышенной и равномерно распо-

ложенной водоприемной поверхностью, строительной технологичностью. По типу конструкций они делятся на гладкие, гофрированные, пленочные. Гладкие и гофрированные трубы изготовляют в заводских условиях на специальных экструдерах. Пленочные формируют непосредственно на месте укладки или в траншее из упругих пластмассовых лент. Наиболее распространены гофрированные и спирально-навитые дренажные трубы из поливинилхлорида и полиэтилена. 191

Пластмассовые трубы широко применяются на строительстве дренажа не только в нашей стране, но и за рубежом. В США доля дренажа из пластмассовых труб составляет 50%, в Германии - 85%, В Нидерландах -100%. В США ежегодно выпускают до 30 тыс.км гофрированных труб из полиэтилена, а также из ПВХ. /9,123,124,125,126,127/

В Советском Союзе производство труб из полиэтилена высокой и низкой плотности (ПНД и ПВД) было освоено с начала 50-х годов.

Работы по применению пластмассовых труб при строительстве дренажных систем начаты в нашей стране СевНИИГиМ в 1959 г., а затем ВНИИГиМ в 1960г. На Мещерской зональной опытно-мелиоративной станции. /10/

Дренажные трубы изготовляли из упругих винилпластовых лент поливинилхлорида согласно нормам машиностроения (МН 1427-67 и ТУ МНП 4152-52). Позднее при строительстве дренажа было освоено использование пластмассовых гладкостенных труб заводского изготовления, предназначенных для с/х водоснабжения со сплошной стенкой. Перфорация этих труб осуществлялась на местах строительства дренажных систем./10,11,12,13,14,15,16,17/

До 1968 г. дренажные трубы изготовлялись только на Вильнюсском заводе пластмассовых изделий. За первые 10 лет (1959-1969 гг.) пластмассовые трубы были уложены на площади около 5 тыс. га. В РСФСР было построено около 400га дренажных систем с использованием пластмассового дренажа, в Белоруссии было построено около 2,5 тыс.га (БелНИИ

МиВХ работы по пластмассовому дренажу ведутся с 1963 г.), в республиках Прибалтики было построено около 2 тыс. га ( в Латвии, ЛатНИИ-ГиМ работы начаты с 1963 г., в Литве, ЛитНИИГиМ - с 1963г., в Эстонии, ЭстНИИГиМ с 1964 г.), на Украине - 42 га (работы УкрНИИГиМ начаты в 1966г.). /10/

Прошедшие 30 лет применения пластмассовых труб при строительстве дренажа можно сравнить с прожитой жизнью. За это время появилось несколько поколений дреноукладчиков. Претерпели существенные изменения требования к изготовлению труб.

В настоящее время они только гофрированные, изменились требования к перфорации. Существенно расширен сортамент труб. В последние годы большое внимание уделяется стабильности физико-механических характеристик к материалам из полиэтилена. По ГОСТ 16338-85 "Полиэтилены низкого давления. Технические условия" предъявляются более высокие требования к сырью для изготовления дренажных труб.

За прошедшую пятилетку (1986-1990гг.) водохозяйственными организациями МВХ РСФСР построено закрытого горизонтального дренажа на площади 196 тыс.га при этом уложено 7,8 тыс.км дренажа из полиэтиленовых труб ./10,11,12/

Строительными организациями Северо-Кавказского региона используются трубы, выпущенные Буденовским заводом полимерных труб (трубы из ПНД по ТУ-33-1018312-06-89) и Волгоградским заводом напорных труб (трубы из ПВХ по ТУ-33-291 -86). /10,11,12,13/

Для снижения процента заиления дренажных труб, а также суффозии дренируемого грунта и обеспечения достаточной водоприемной способности используют специальные дренажные фильтры. Материалы дренажных фильтров классифицируются на органические, минеральные из природного сырья, синтетические. В зоне орошения органические материалы используют редко. /7,9,10,14,15,16,17,18,19/

Наибольшее распространение получили минеральные фильтровые материалы: отсортированные и естественные (карьерные) песчано-гравийные, гравийно-песчаные и песчаные смеси, песок, гравий, щебень.

Широко применяются дренажные фильтры из искусственных минеральных волокнистых материалов (МВМ) и нетканых полотен. Промышленность выпускает тонкие и объемные МВМ. Толщина тонких фильтров от 0,1 до 1,25 мм, объемных 40-75 мм. К тонким фильтрам относятся стеклохолсты, стеклосетки, нетканые полотна различных марок, к объемным фильтрам стекловата, базальтовое волокно. Фильтры могут быть уложены одним или несколькими слоями (не более 5-6). Фильтры из МВМ обладают хорошей водопроницаемостью. Коэффициент фильтрации отЗО до 1500 м/сут. Это позволяет использовать фильтры из МВМ для дренажа в любых супесчаных, суглинистых и песчаных грунтах. Фильтры повышают приток и устойчивость работы, позволяют механизировать строительство и повышают эксплуатационную надежность дренажа. Кроме дренажных фильтров, для того чтобы уменьшить заиление дренажных труб и увеличить эксплуатационную надежность дренажа, выполняют ряд требований: 1) Необходимо задавать дренам уклон не менее 0,005 и скорость воды 0,35 - 0,80 м/с; 2) необходимо устраивать по длине дрены через 500 м (согласно СНиП) смотровые колодцы, которые можно чистить./7,9,13,20,21,22,23,24,25,26/

Назначение смотровых колодцев - контроль за состоянием дренажа, улавливание мелких илистых отложений и наносов в донных камерах. Кроме того, через колодцы проводится очистка и промывка дренажа.

Дрены подключают к собирателям и коллекторам, которые объединяют группу (до 10-40) дрен в небольшие системы площадью 40-100 га и более. Собиратели и коллекторы подключают к коллекторам высшего порядка. В эти коллекторы дрены, как правило, не подключают. Ряд больших систем образуют отдельные дренажные системы, которые приурочены к водосбросной площади, полям севооборотов, хозяйству и т.д.

Различают коллекторы 1,2 и 3 порядка ( в зависимости от расхода транспортируемой воды). Существует также классификация коллекторов на внутрихозяйственные, межхозяйственные и магистральные, Крупные коллекторы выполняют открытыми. Коллекторы, в которые впадают дрены, и коллекторы 1 порядка могут быть открытыми и закрытыми.

Коллекторы различного порядка объединены в систе