Технологические приемы использования дренажно-сбросных вод для орошения на внутрихозяйственном звене рисовых систем

Кизюн, Жорж Валерьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Технологические приемы использования дренажно-сбросных вод для орошения на внутрихозяйственном звене рисовых систем
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Технологические приемы использования дренажно-сбросных вод для орошения на внутрихозяйственном звене рисовых систем"

На правах рукописи

Кизюн Жорж Валерьевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД ДЛЯ ОРОШЕНИЯ НА ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОМ ЗВЕНЕ РИСОВЫХ СИСТЕМ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана

земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 „ Г'Н ^

' " 1 ¿о I I

Краснодар - 2014

00554Уоио

005549508

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Островский Николай Вячеславович

Официальные оппоненты: Тарасьянц Сергей Андреевич

доктор технических наук, профессор Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А.К. Кортунова ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет», кафедра «Водоснабжения и водоотведения», профессор

Капустян Александр Сергеевич

кандидат технических наук, ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», отдел «Водных проблем в АПК», ведущий научный сотрудник

Ведущая организация: Открытое акционерное общество проектно-

изыскательский институт «Кубаньводпроект» (г. Краснодар)

Защита состоится «3» июля 2014 г. в И00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.08 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13, КубГАУ, корпус факультета энергетики и электрификации, ауд. № 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» http://kubsau.ru/.

Автореферат разослан «15» мая 2014 года и размещен на официальном сайте ВАК при Министерстве образования и науки России http://vak2.ed.ftOv.ru и на сайте ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» http://kubsau.ru/

Ученый секретарь диссертационного совета, Курасов Владимир Станиславович

I /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В принятой «Водной стратегии агропромышленного комплекса России на период до 2020 года» выделены приоритетные направления развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса АПК, одним из направлений является восстановление и развитие рисоводства. К 2020 году намечено довести площади орошения риса до 300 тыс. га и валовой сбор риса-сырца до 1 млн. тонн, что позволит обеспечить потребности населения России. Планируемое увеличение рисовых посевных площадей подтверждается долгосрочной краевой целевой программой «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель в Краснодарском крае на 2013 - 2020 годы», в которой отражено изменение площади с 133,4 тыс. га до 145 тыс. га. Также в федеральной целевой программе «Развития мелиорации сельскохозяйственных земель России на 2013-2020 годы» предусматривается использование мелиорируемых площадей для покрытия потребности в продуктах питания, в том числе по рисовой крупе, обеспеченность, которой за счет собственного производства составляет 50%. В рамках реализации намеченных программ потребуется восстановление, реконструкция существующих и строительство новых оросительных систем, что повлечет за собой увеличение объёмов водопотребления.

В бассейне реки Кубани существует проблема дефицита водных ресурсов. Здесь, сосредоточены основные рисосеющие хозяйства и размещены крупные рисовые оросительные системы (РОС) имеющие водозабор непосредственно из реки Кубань. Как следствие, в зоне Нижней Кубани на современном уровне достигнутая величина безвозвратного водопотребления в 4,3 раза превышает норматив допустимого воздействия по изъятию водных ресурсов из водных объектов бассейна Кубани.

В настоящее время повторное использование дренажно-сбросных вод представляет собой механический отвод сбросного стока с пониженных участков рисовых оросительных систем и подачу в оросительную сеть каналов, при этом повторное использование дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене - отсутствует.

Для рассмотрения возможностей повторного использования в водохозяйственном комплексе, и непосредственно в рисоводстве, особое внимание на наш взгляд следует уделить переходу на внутрихозяйственное звено рацио-

"¡1

\ \

нального водопользования на рисовых оросительных системах и внедрению малозатратных водо- и энергосберегающих технологий, а за счет полученной экономии водных ресурсов проводить расширение орошаемых площадей.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»: «Обосновать и разработать комплекс мероприятий по повышению эффективности использования природных вод и противопаводковой защиты населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий в условиях усиления техногенной нагрузки на водохозяйственный комплекс» (ГР 0120115346, 2011 -2015 гг.).

Научная гипотеза - новые конструкции водоподъемников и схемы во-доподачи для повторного использования дренажно-сбросных вод на орошение сэкономят водные ресурсы, а полученная экономия позволит произвести расширение орошаемых площадей.

Цель работы: повышение водообеспеченности на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем за счет применения технологических приемов многократного использования дренажно-сбросной воды для орошения.

Задачи исследования:

1. Разработать и теоретически обосновать способ выращивания риса для повторного использования дренажно-сбросных вод, адаптированный к существующим конструкциям рисовых оросительных систем, с учетом технологии повторного использования дренажно-сбросных вод.

2. Разработать конструкцию аэрогидравлического водоподъемника (АГВП) для повторного использования дренажно-сбросных вод с учетом технологических требований.

3. Теоретически обосновать разработанную конструкцию аэрогидравлического водоподъемника и получить математическую модель работы АГВП учитывающую основные технологические процессы.

4. Провести многофакторный эксперимент разработанной конструкции аэрогидравлического водоподъемника и получить регрессионную модель производительности АГВП.

5. Разработать методику инженерного расчета основных конструктивных и технологических параметров аэрогидравлического водоподъемника.

У /

6. Определить экономическую эффективность внедрения разработанных технологических приемов повторного использования дренажно-сбросных вод.

Объект исследования: технологические приемы и технические средства при повторном использовании дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

Предмет исследования: закономерности формирования рабочих характеристик и эксплуатационных показателей аэрогидравлических водоподъемников на основе связи с конструктивными параметрами и эксплуатационно-технологическим режимом рисовых оросительных систем.

Методы исследования: теоретические исследования базировались на положениях теоретической гидромеханики. Экспериментальные исследования с использованием стандартных методик проведения экспериментов. Обработка и анализ экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.

Научная новизна работы:

1. Разработан способ выращивания риса (пат. № 2457672 РФ МПК АОЮ16/00 А0Ю25/00 С2) включающий технологические приемы для повторного использования дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

2. Получена математическая модель работы аэрогидравлического водоподъемника описывающая основные технологические процессы его работы.

3. Получена регрессионная модель производительности АГВП позволяющая определять расход подаваемой воды в зависимости от действующих параметров.

Практическая ценность результатов исследований:

1. Разработана конструкция аэрогидравлического водоподъемника (пат. № 2450104 РФ МПК Е02В13/02 С1) и водоподъемного узла (пат. № 2503775 МПК Е02В 13/02) для реализации способа выращивания риса с повторным использованием дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

2. Разработана методика инженерного расчета аэрогидравлического водоподъемника, позволяющая определить основные конструктивные и технологические параметры АГВП.

3. Разработаны рекомендации по эксплуатации АГВП и сопутствующих технических средств на внутрихозяйственном звене РОС

На защиту выносятся:

- способ выращивания риса с повторным использованием дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем;

- конструкция аэрогидравлического водоподъемника для реализации способа выращивания риса на внутрихозяйственном звене РОС;

- математическая модель работы аэрогидравлического водоподъемника;

- регрессионная модель производительности АГВП;

- методика инженерного расчета основных конструктивных и технологических параметров аэрогидравлического водоподъемника.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на 4-й, 5-й и 6-й Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение АПК» (г. Краснодар, 2010, 2011, 2012 гг.); на международной научно-практической конференции "Интеграция науки и производства - стратегия успешного развития АПК в условиях вступления России в ВТО" (г. Волгоград, 2013 г.); заочной конференция «Инновационные пути развития мелиоративного и водохозяйственного комплексов: задачи и перспективы» (г. Новочеркасск, 2013 г.).

Публикация результатов работы. Основные результаты исследований опубликованы в 17 печатных работах, включая 4 патента РФ. Шесть работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК. Общий объем публикаций составляет 6,52 п. л., из них на долю автора приходится 3,92 п. л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 102 наименований, в том числе 8 - на иностранном языке и приложения. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, включая 16 страниц приложения, содержит 51 рисунок, 25 таблиц.

/ I

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены состояние и перспективы развития водохозяйственного и агропромышленного комплекса Краснодарского края, существующие схемы и способы использования дренажно-сбросных вод для орошения на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

Проведенный анализ показал, что в рамках планируемого развития агропромышленного комплекса и обеспечения продовольственной безопасности России намечен ряд стратегий и программ, одно из направлений которых, восстановление и развитие рисоводства, будет реализовано в Краснодарском крае. Это повлечет за собой увеличение объёмов водопотребления. Однако существует проблема дефицита водных ресурсов в бассейне реки Кубани, требующая стабилизации величины изъятия на существующем уровне, с поэтапным возвращением воды в водные экосистемы. Одним из направлений в решение этих вопросов, является применение средств повторного использования дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене РОС.

Известны способы повторного использования дренажно-сбросных на внутрихозяйственном звене предложенные Е.Б. Величко, Ю.Н. Поляковым, А.Н. Семененко, A.B. Сербиновым, А.К. Семерджяном, Н.В. Островским. Анализ существующих схем и методов повторного использования дренажно-сбросных вод показал, что они не лишены недостатков и существует необходимость в дальнейшем их совершенствовании и в создании новых.

На основе анализа конструкций РОС, режимов работы дренажно-сбросной сети и сложившегося опыта использования дренажно-сбросных вод, установлено, что при соответствующей работе дренажно-сбросной сети есть возможность на концевых подпорно-регулирующих сооружениях создать гидравлические перепады уровней воды, а также, что основным ограничивающим параметром является качество дренажно-сбросной воды требующее создания способа с качественными условиям для смешивания чистой оросительной водой.

На основании изложенного сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе представлены разработанные конструкции и схемы для повторного использования дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене РОС, с учетом технологических требований. Выполнено их обоснование и проведены теоретические исследования.

Максимально допустимый расход дренажно-сбросной воды, который можно использовать на орошение, определяется исходя из необходимой кратности разбавления дренажно-сбросной воды оросительной и вычисляется по общепринятой зависимости:

(2л = <2Р-п, (1)

где (}р - расход оросительной воды в расчетном створе, м3/с; п - кратность разбавления дренажно-сбросной воды оросительной.

Анализ уравнения (1) показал, что параметром для увеличения подачи дренажно-сбросной воды на орошение является расход оросительной воды в расчетном створе (?р. Увеличение данного параметра ведет к повышению величины подачи дренажно-сбросной воды (}д, что в свою очередь ведет к росту эффективности использования дренажно-сбросной воды для орошения:

и = -21. (2)

Чисп <3у.д'

где ()у Л - расход дренажного стока участкового дренажно-сбросного канала м3/с.

Увеличение параметра <?р, зависит от расположения створа смешивания по длине распределительного канала. Для увеличения данного параметра нами разработан способ выращивания риса для повторного использования дренажно-сбросных, включающий схемы его применения, который предполагает подачу дренажно-сбросного стока во внутрихозяйственный распределитель (пат. № 2457672). Способ применительно к «Кубанской» системе показан на рисунке 1. Нижний напорный резервуар 6 размещается в месте сопряжения 4 участкового дренажно-сбросного канала 3 и внутрихозяйственного коллектора 5 и используются для преобразования энергии гидравлического перепада в давление воздуха, которое сообщается верхнему напорному резервуару 8 по воздуховоду 7. При этом вода из участкового

дренажно-сбросного канала 3, по переливному трубопроводу 9, подается обратно во внутрихозяйственный распределитель 10 для повторного использования на орошение.

Я'

5 I

1!Г

•«¡к»»

I- рисовый чек; 2 - картовый дренажно-сбросной канал; 3 - участковый дренажно-сбросной канал; 4 - место сопряжения участкового дренажно-сбросного канала и внутрихозяйственного коллектора; 5 - внутрихозяйственный коллектор; 6 - нижний напорный резервуар; 7 - воздуховод; - верхний напорный резервуар; 9 -переливной трубопровод; 10 - внутрихозяйственный распределитель.

Рисунок 1 - Схема использования дренажно-сбросной воды на системе

«Кубанская»

При данной схеме использования дренажно-сбросной воды, расход оросительной воды в створе смешивания поступает на шесть поливных карт, в сравнении со способом-аналогом, где расход в створе смешивания поступает на две поливные карты. За счет чего разбавляющая способность при данном способе повторного использования дренажно-сбросных вод увеличивается в 3 раза.

Расположение створа смешивания оказывает влияние на длину коммуникаций и соответственно на потери напора в системе. Одним из способов сокращения потерь энергии является переход с использования воды в качестве рабочей среды для передачи усилий на воздух, который будет иметь меньшие потери напора в системе. Согласно этому нами разработана конструкция аэрогидравлического водоподъемника АГВП (пат. № 2450104) для повторного использования дренажно-сбросных вод, а также конструкция водоподъемного узла (пат. № 2503775) в виде модифицированной конструкции АГВП -рисунок 2.

1 - нижняя напорная камера; 2 - поплавковый механизм; 3 - клапан; 4 - сбросной патрубок; 5 - питательный патрубок; 6 - воздуховод; 7 - верхняя напорная камера; 8 - обратный клапан; 9-распределительный канал.

Рисунок 2 - Водоподъемный узел (АГВП модифицированной конструкции) Работа осуществляется за счет энергии гидравлического перепада, которая преобразуется в цикл наполнения нижней напорной камеры 1, при помощи поплавкового механизма 2, который клапаном 3, закрывает сбросной патрубок 4, тем самым обеспечивается наполнение. Цикл сброса, осуществляется поднятием поплавкового механизма 2, закрытием питательного патрубка 5 и открытием сбросного патрубка 4. Циклы набора и сброса воды под напором, обеспечивают гидравлическое сжатие воздуха в нижней напорной камере 1, При наполнении нижней напорной камеры воздух из нее вытесняется по воздуховоду 6 в верхнюю напорную камеру 7, которая наполнена водой через обратный клапан 8 (под силой собственного веса) и вытесняет воду, применительно к рисовой оросительной системе в распределительный канал 9.

Данные конструкции имеют более высокий КПД подачи, за счет использования воздуха как рабочей среды для передачи усилий. Применение в практике предлагаемых устройств и схем подачи дренажно-сбросных вод на орошение, является одним из путей экономии водных ресурсов, которая может быть направлена на увеличение рисовых посевных площадей.

Для теоретического исследования АГВП применялись уже разработанные и апробированные теоретические положения гидромеханики. Полный цикл работы АГВП модифицированной конструкции был рассмотрен состоящим из трех периодов: нагнетания, вытеснения, сброса. В качестве ис-

ходного уравнения для описания истечения воды в нижний напорный резервуар и истечения из верхнего напорного резервуара служило уравнение Бер-нулли для реальной жидкости. Схемы к расчету истечения показаны на рисунке 3, а - истечение в нижний напорный резервуар; б - истечение из верхнего напорного резервуара.

Рисунок 3 - Схемы к расчету истечения

Получены расчетные зависимости основных технологических процессов работы АГВП

Период нагнетания:

- средний расход истечения в нижний напорный резервуар:

^ = (3)

где ь>1— площадь сечения питательно трубопровода, м2; - коэффициент расхода системы относительно сечения 2-2; д - ускорение свободного падения, м/с2; И - напор на сечении 2-2, м; Р„з6 - давление в нижнем напорном резервуаре, Па; р - плотность поступающей жидкости, кг/м3.

При этом величина Ризб, изменяется в диапазоне от Ра - атмосферного давления до некоторой величины РВЬ1Г- при которой происходит перелив воды.

- время периода нагнетания:

где \¥„гг - объем воды поступивший за период нагнетания в м\ который зависит от объема нижнего напорного резервуара и коэффициента сжатия воздуха при величине давления Рвыт. Период вытеснения:

- расход истечения из подающего трубопровода:

: <У2йсист

д(н -

Рвз IV

РЗ

(5)

где ш2 - площадь подающего трубопровода, м2; цсист - коэффициент расхода системы относительно сечения 4-4; рвзт - потери энергии сжатого воздуха, Па; ЯВЬ1Т - высота подачи, м.

- время периода вытеснения:

ш.

выт

(6)

где 1УВЫТ - объем воды поступивший за период вытеснения в м3, который зави-

........„._............ . . . „„., ИЬ-Щ,;

Период сброса:

сит от рабочего объема И^р нижнего напорного резервуара И^ыт - угр - уунаг

- время периода сброса:

^сбр

шах

ш^к (7)

* *Ш1П

где сОр — площадь сечения нижнего напорного резервуара, м2; цс6 - коэффициент сопротивления сбросного патрубка; <ус6 - площадь сечения сбросного патрубка, м2; Нтах, Нт;„ - максимальный и минимальный уровень воды в нижнем напорном резервуаре соответственно, м.

В результате проведенного теоретического исследования, технологический процесс работы аэрогидравлического водоподъемника можно представить в виде системы уравнений, которая представляет собой математическую модель его работы.

_ Г Р. И'наг

^наг )р

I, (н °>Гюь\ (?выт = «гМсист^й (я - ^ - Я8ЫТ)

_ _И'выт_

^выт г тг ч

ШгМсист л]23{Н-Е~-Нвъ1г)

_ г

с6р -^нт1п

В ходе теоретических исследований выяснилось, что технические параметры функциональных частей водоподъемного узла, во многом определяются физическим свойством воздуха - сжимаемостью. Была поставлена задача получить теоретическую зависимость изменения коэффициента сжатия воздуха, с дальнейшим подтверждением ее эмпирической зависимостью полученной на лабораторной установке эффектом «гидравлического сжатия».

Коэффициент сжатия ксж был рассмотрен как отношение плотности воздуха при атмосферном давлении ратм и плотности этого воздуха при некоторой величине давления рдв. С использованием формул была рассчитана плотность воздуха для различных величин давления (напора), которые возможны на рисовых оросительных системах. Полученная зависимость представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Теоретическая зависимость изменения коэффициента сжатия воздуха от величины действующего давления

На основе полученных теоретических зависимостей были построены

расходно-напорные характеристики исследуемых конструкций АГВП при

_ н

различных значениях относительного диаметра О и относительного напора -

(рисунок 5 а, б, в). Относительный диаметр есть отношение диаметра подающего трубопровода к питательному. Относительный напор есть отношение величины напора на АГВП к высоте водоподачи АГВП.

----

0=4

Гчиаг

(б) (В)

(а) - при диаметре подающего трубопровода 300 мм, (б) - при диаметре подающего трубопровода 200 мм; (в) - при диаметре подающего трубопровода 100 мм.

Рисунок 5 - Зависимость изменения водоподачи АГВП от относительного

диаметра и напора

С учетом проведенных теоретических исследований работы АГВП и коэффициента сжатия воздуха был произведен расчет полного КПД АГВП, который есть произведение: гидравлического КПД г|г, объемного КПД ri0 и технологического КПД г|т

Гидравлический КПД Т1„ связан с преодолением гидравлических сопротивлений начиная от входа в АГВП и до выхода из него:

(9)

где Ah - потери напора в системе АГВП, м; Н - напор на АГВП, м.

Объемный КПД зависит от коэффициента сжатия воздуха при действующем напоре на АГВП и может быть определен по зависимости на рисунке 6.

(10)

Ло :

где \УП0Д - объем воды поданный АГВП; XV - полный объем воды, задействованный при работе АГВП (XV = \Унаг + 2-\Упод).

П**

1 1.1 1.2 1.3 1,4 1.5 1,6 1,7 1,8 1.9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5

Рисунок 6 - Зависимость объемного коэффициента полезного действия от действующего напора на АГВП

Технологический КПД связан с особенностью работы АГВП, а именно чередованием циклов подачи и сброса воды:

_ (£раб~£сбр)

Пт-----(11)

сраб

где 1раб - полный цикл работы АГВП £ра6 = £наг+ Свыт+ £сбр, определяются согласно уравнениям 4, 6, 7 соответственно.

Величина объема емкости влияет на величину г|т, т.е. чем больше объем емкости, тем больше превышение времени работы над временем сброса и как следствие меньше величина транзитного сброса. Данная зависимость при величине перепада г = 0,2 м представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Зависимость технологического коэффициента полезного действия от объема нижнего напорного резервуара при z = 0,2 м

Объемный КПД с учетом возможного создания напора на АГВП Н = 2м, согласно графику на рисунке 6, равен г)0 = 0,42. Технологический КПД определяется по графику рисунок 7, согласно объему нижнего напорного резервуара, который может быть использован (2 м3) и перепаду z = 0,2 м, г|т = 0,645. Тогда КПД подачи составит:

Ппод АГВП = По ■ Пт = 0,42-0,645 = 0,27.

При аналогичном питательном напоре Н = 2м, конструкция тарана с автоматической коррекцией режима работы, предложенная А.К. Семерджя-ном будет иметь КПД подачи 0,22. Это говорит о том, что эффективность использования дренажно-сбросного стока от применения аэрогидравлического водоподъемника в сравнении с конструкцией тарана составляет 5%.

V \

В третьей главе представлены методика и результаты экспериментальных исследований, проведена статистическая обработка. Выполнено сопоставление расчетных и экспериментальных данных.

Исследование совместной работы водной и воздушной среды в конструкции АГВП, а именно сжимаемости воздуха (коэффициент сжатия воздуха), от которой зависит объемный КПД АГВП, предложено определять как зависимость изменения объема воздуха от действующего давления (напора) эффектом «гидравлического сжатия». По полученным экспериментальным данным построен график сжимаемости воздуха (рисунок 9), который был сопоставлен с теоретической кривой коэффициента сжатия воздуха.

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Р'-кПа ■■ - экспериментальная зависимость < -теоретическая зависимость

Рисунок 9 - Изменение коэффициента сжатия воздуха

Отмечается сходимость экспериментальной и теоретической кривой, что подтверждает правильность принятых расчетных зависимостей и выполненных расчетов. Полученная кривая была описана математическим уравнением ксж = ДР), позволяющим в дальнейшем определять объемный КПД АГВП.

кож = - 1,3 10"16х3 + 5,2 Ю'"х2- 9 10"бх + 0,9 (12)

где х - величина действующего давления, Па.

В ходе теоретических исследований установлено, что КПД подачи применительно к условиям РОС составляет 0,27. Для подтверждения данной величины были проведены экспериментальные исследования с использованием лабораторной установки - рисунок 10.

1 - водовод; 2 - регулирующий водослив; 3 - напорный бак; 4 - лоток; 5 - нижний напорный резервуар; 6 - питательный трубопровод; 7 - подающий трубопровод; 8 - верхний напорный резервуар; 9 - пьезометр; 10 - мерная шкала; 11 - перелив.

Рисунок 10 - Экспериментальная установка для исследования КПД подачи

АГВП

Результаты проведенных исследований и вычислений при всех вариациях величины перепада г представлены в таблице 1.

Таблица 1-Результаты исследований КПД подачи АГВП

Перепад 2, м 0 >5 > •Л £ 5 1 1 г- о С я а Транзитный расход, <3гр, л/с я § * 1.1 0 , с я 1 8. и Транзитный объем ВОДЫ.'Л'ф, я >я з ^ 5 £_ и ^ а О " Я я О С. X 1С и и п. Время наполнения. с Объем сброса воды, л '5 "1 X г 5 я а И" с 1 Объем поступившей воды. \У11В1, л О 3 г, 2 -« а со 5- ^ 3 8 с 8 о. зГ те 3 " с § I ~ и с. со 3 т те 1 * м |Ь о Использованный объем, л КПД подачи АГВП, '1

0,1 5,22 5,22 34,4 179,6 4,16 132,4 550,7 1,25 165,5 1,25 ] 10,6 138,3 895,8 0,15

0.2 5,71 5,71 32,8 187,3 3.45 89,3 308,1 1,79 159,8 1,79 74,1 132,6 655,2 0,20

0,3 5.45 5,45 31,6 172,2 2,94 Г 65.9 193,7 2,27 149,6 2,27 56,2 127,6 515,5 0,25

0.4 5,71 5,71 28,3 161,6 2,7 53.5 144.5 2,63 140,7 2,63 44,7 117,5 446,8 0,26

Как следует из таблицы 1 отклонение теоретически обоснованной величины КПД подачи АГВП 0,27 не превышает 5 % от экспериментальной величины, которая составила 0,26.

Был проведен полнофакторный эксперимент по схеме 41 с использованием лабораторной установки (рисунок 10), в которой создана возможность изменения диаметра подающего и питательного трубопровода, при этом оставлена возможность варьирования перепадом ъ.

Была выполнена статистическая обработка полученных экспериментальных данных, определены коэффициенты уравнения поверхности отклика, затем проверена их значимость по критерию Стьюдента. В результате получено следующее уравнение:

у = -0,02898Х|2-5,51864-10"6х32+ 0,07846х,х2+ 0,26931х,х3+ 0,42132х2х3-

0,107336х2-1,51823хз + 0,2167 (13)

Была произведена проверка адекватности полученной регрессионной модели по критерию Фишера. Расчет показал, что Рр = 0,92 < Р0,05;56,128 = 1,21. Следовательно, модель (13) адекватно описывает производительность АГВП.

Для проверки полученной математической модели работы АГВП (8), были сопоставлены экспериментальные значения с расчетными, полученными по математической модели для условий многофакторного эксперимента. Отклонение результатов расчета от экспериментальных данных по всем параметрам не превышает 6%. Это свидетельствует от том, что использованные в математической модели зависимости являются достаточно объективными.

На основе проверенных расчетных зависимостей была разработана методика инженерного расчета, позволяющая определить основные конструктивные и технологические параметры АГВП.

В четвертой главе представлены результаты производственных исследований по реализации способа повторного использования дренажно-сбросных вод с конструкцией водоподъемного узла, произведена оценка эффективности, представлен химический анализ дренажно-сбросных вод и произведена оценка их качества для полива, предложены рекомендации по эксплуатации и определены показатели экономической эффективности внедрения.

Объектом полевых исследований принята рисовая оросительная система ООО «Зерновая компания «Новопетровская» в Славянском районе Краснодарского края, относящаяся к Черноерковской рисовой оросительной системе. За основу был принят модуль рисовой оросительной системы типа «Кубанская». Применительно к условиям данной системы с учетом конструктивных параметров АГВП были определены КПД , средняя и фактическая подача, на основе чего отображен графика изменения водоподачи в течении циклов работы АГВП (рисунок 11).

а л/с

30 I 20 |— 10 I

о I

1™

О 8 16 24 32 10 48 56 64 12 80

96 104 112 120 128 136 144 152 160 168

-воЗшоЗача АГ8П

---среЗняя ЬоЗопоЗача АГВП за цикл

Рисунок 11 - Изменение подачи в течение циклов работы АГВП

При работе АГВП на участковом дренажно-сбросном канале водоподача составляет 9 %, от общего объема оросительной воды поступающей на модуль и 46 % от дренажного стока. Также работа АГВП может обеспечить: до 45 % потребности расхода на испарение; до 30 % потребности расхода на транспирацию; до 35 % потребности расхода на вертикальную фильтрацию.

Проведенные полевые исследования (рисунок 12) показали: достоверность предлагаемого способа и конструкции водоподъемного узла; высокую степень адаптивности к условиям рисовой оросительной системы; работоспособность в течение всего периода работы (с начала момента кущения и до момента прекращения полива риса « 60 суток).

а б

а - нижний напорный резервуар работа в участковом дренажно-сбросном канале: б - верхний напорный резервуар в режиме подачи.

Рисунок 12 - Водоподъемный узел, производственные испытания

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа была произведена оценка разбавляющей способности в створе смешивания, с учетом качества оросительной и дренажно-сбросной воды. Была подобрана методика

химического анализа дренажно-сбросных вод и произведен химический анализ. По данным химического анализа была произведена оценка качества разбавленной воды, на основе четырех методов рисунки 13.

Í Ш1

I Bodo опасно ¿ля пснб § boda благоприятна для полиЬа

I боба для орошения не пригодна

___! вода малоудовлетворительна для орошения

М вода пригодна для орошения

Щ) Ьодо хорошего хочестВо J Ьсбо среднего кочест&а :.tyj бобо неубоблетйорительного качество Щ Ьодо Ьесьмо неудоблетборительного качества

воде Вьиыбает слабое осолсмиеВание 6 течение L_J ^Р®"* пРе* лет орощеми», и среднюю степень - в последующие 3-10 лет

toda Вьиивоет среднюю степень осолонцебочия Б ÍHÜ мнение nepBvrx трех лет и сильную - 6 последующие 3-10 лет

ЩЯ Soda Весьма неудовлетворительного качество

а-оценка по И.Н. Аитипову-Каратаеву и Г.М. Крадеру; б - оценка по ирригационному коэффициенту Стеблера; в - оценка по натрий-адсорбционному отношению SAR; г — оценка по соотношению активности катионов Na+ и Са2*.

Рисунок 13 — Оценка пригодности разбавленной дренажно-сбросной воды с оросительной согласно предложенному способу

Анализ экономических показателей свидетельствует об эффективности и экономической целесообразности осуществления проекта, за счет возмож-

ной величины расширения площади орошения, с ежегодным чистым доходом 180 тыс. руб. с средней площади модуля 144 га или в расчете на 100 га модуля - 125 тыс. руб.. Дисконтированный срок окупаемости составляет 4 года, что является вполне приемлемым для инвестиционных проектов, с экологическим эффектом который составляет 63 тыс. руб..

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан и обоснован способ выращивания риса для повторного использования дренажно-сбросных вод (пат. № 2457672), включающий схемы повторного использования дренажно-сбросных вод, адаптированные к конструкциям существующих рисовых оросительных систем с учетом технологических требований и позволяющий повысить разбавляющую способность в створе смешивания в 3 раза в сравнении со способами-аналогами повторного использования дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

2. С учетом технологических требований при повторном использовании дренажно-сбросных вод, разработаны новые конструкции аэрогидравлического водоподъемника (пат. № 2450104) и водоподъемного узла (пат. № 2503775), работающие за счет энергии гидравлического перепада, создаваемого между каналами сбросной сети, и подающая дренажно-сбросную воду обратно в оросительную сеть. КПД подачи АГВП применительно к рисовой оросительной системе составляет 0,27, что позволяет подавать до 27% дренажно-сбросного стока на орошение.

3. Получена математическая модель работы АГВП состоящая из 4 уравнений, учитывающая конструктивные параметры АГВП и позволяющая производить расчет основных технологических процессов его работы, адекватность модели подтверждена сходимостью с экспериментальными значениями, расхождение не превышает 6%.

4. Получена регрессионная модель производительности АГВП, позволяющая определять расход подаваемой воды в зависимости от действующих

параметров, адекватность подтверждена расчетом критерия Фишера Fp = 0,92 <F0,05,56;I28= 1,21.

5. Разработана методика расчета аэрогидравлического водоподъемника и произведен расчет параметров для конкретных условий модуля рисовой оросительной системы ООО «Зерновая компания «Новопетровская» Славянского района Краснодарского края. При этом средний расход подачи АГВП составил Qcp = 19,35 л/с, что составляет около 9% от общего объема воды, поступающей на модуль, и около 46% от дренажного стока модуля.

6. Экономический эффект достигается за счет экономии воды в водоисточнике в виде экологического эффекта который составляет 63 тыс. руб., и за счет возможной величины расширения площади орошения с ежегодным чистым доходом 180 тыс. руб. со средней площади модуля 144 га. При этом ЧДД > 0; ВНД превышает норму дисконта, принятую в проекте (65,66 > 30), срок окупаемости - 4 года.

Основные положения диссертации опубликованы - в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Кизюн Ж.В. Опыт внедрения автономных водоподъемников на модуле рисовой системы «Кубанская» как основа разработки новых водоподъемных средств / Н.В. Островский, В.Т. Островский, Ж.В. Кизюн // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2011.-№1 (28).-С. 160-163.

2. Кизюн Ж.В. Исследование совместной работы водной и воздушной среды в конструкции аэрогидравлического водоподъемника / Кизюн Ж.В., Островский Н.В. // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №05(89). -Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/05/pdf/09.pdf.

3. Кизюн Ж.В. К вопросу достижения целевых показателей «Водной стратегии агропромышленного комплекса России» в рисовой отрасли Краснодарского края / Кизюн Ж.В. // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013.-№06(90). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/06/pdf/01.pdf.

4. Кизюн Ж.В. Экспериментальные исследования аэрогидравлического водоподъемника / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Красно-

дар: КубГАУ, 2014. - №03(097). - Режим доступа:

http://ej.kubagro.ru/2014/03/pdf/52.pdf.

5. Кизюн Ж.В. Оценка экономической эффективности способа выращивания риса с повторным использованием дренажно-сбросных вод / Ж.В. Кизюн, В.О. Шишкин, Н.В. Островский // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2014. - №03(097). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/03/pdf/53 .pdf.

6. Кизюн Ж.В. Описание процесса водоподачи аэрогидравлического водоподъемника уравнением регрессии / Ж.В. Кизюн // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2014. - №03(097). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/03/pdf749.pdf.

- в прочих изданиях:

I. Кизюн Ж.В. Использование автономных водоподъемников как одно из условий водо- и ресурсосберегающей мелиоративной технологии / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 4-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Краснодар, 2010.-С. 449-450.

8. Кизюн Ж.В. Опыт применения автономных гидродействующих водоподъемников на модуле рисовой оросительной системы «Кубанская» / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия: материалы 3-й международной научно практической конференции - Краснодар: КубГАУ, 2010. - С. 169-171.

9. Кизюн Ж.В. Способ использования энергии сжатого воздуха при повторном использовании дренажно-сбросных вод мелиоративных систем / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 5-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Краснодар, 2011. - С. 496-498.

10. Кизюн Ж.В. Об актуальности автономных водоподъемников на рисовых системах Низовья реки Кубань / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем. Материалы Международной научно практической конференции, Т.1. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2012. - С. 277-279.

II. Кизюн Ж.В. Оптимизация водопользования в рисовой отрасли в основе рационального подхода к использованию водных ресурсов в Краснодарском крае / В .Т. Островский, Н.В. Островский, Ж.В. Кизюн // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летию Кубанского бассейнового водного управления «Управление водными ресурсами: рациональное использовании, охрана безопасность». - Краснодар, 2012. - С. 59-65.

12. Кизюн Ж.В. Возможность получения энергии сжатого воздуха на рисовых оросительных системах / Ж.В. Кизюн. // Интеграция науки и производства - стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО. Материалы Международной научно практической конференции, посвященной 70-летию Победы в Сталинградской битве, ТЗ. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2013. -С. 290-292.

13. Кизюн Ж.В. Способ повторного использования дренажно-сбросных вод, натурные исследования / Ж.В. Кизюн, Н.В. Островский // Интеграция науки и производства - стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО. Материалы Международной научно практической конференции, посвященной 70-летию Победы в Сталинградской битве, ТЗ. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2013. - С. 286-289 с.

- патенты на изобретение:

14. Пат. 2450104, Российская Федерация МПК Е02В 13/02. Аэрогидравлический водоподъемник [Текст] / Н.В. Островский, В.Т. Островский, Ж.В. Кизюн (РФ); заявитель и патентообладатель КубГАУ- 2010133833/13; заявл. 12.08.2010; опубл. 10.05.12; Бюл.№ 13,- Юс.

15. Пат. 2457672, Российская Федерация МПК А0Ю 16/00, А0Ю 25/00. Способ выращивания риса [Текст] / Н.В. Островский, В.Т. Островский, В.А. Попов, Ж.В. Кизюн (РФ); заявитель и патентообладатель КубГАУ.-2010145396/13; заявл. 08.11.2010; опубл. 10.08.12; Бюл. № 22.-6 с.

16. Пат. 2492519, Российская Федерация МПК С05Э 9/00, А0Ю 25/16. Автоматизированный чековый водовыпуск для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа [Текст] / Н.В. Островский, В.Т. Островский, В.В. Островский, В.А. Попов, Ж.В. Кизюн (РФ); заявитель и патентообладатель КубГАУ,- 2012107505/28; заявл. 28.02.2012; опубл. 10.09.13; Бюл. № 25. - 9 с.

17. Пат. 2503775, Российская Федерация МПК Е02В 13/02. Водоподъемный узел [Текст] / Н.В. Островский, Ж.В. Кизюн В.Т. Островский, (РФ); заявитель и патентообладатель КубГАУ.- 2012115014/13; заявл. 16.04.2012; опубл. 10.01.14; Бюл.№ 1.-9с.

Подписано к печати 12.05- 2014 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 '/, Офсетная печать Заказ №300

Отпечатано в типографии Кубанского ГАУ 350044, Краснодар, ул. Калинина, 13.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Кизюн, Жорж Валерьевич, Краснодар

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВПО КубГАУ)

04201460142 На правах рукописи

КИЗЮН ЖОРЖ ВАЛЕРЬЕВИЧ

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук, доцент Н.В. Островский

Краснодар 2014

СОДЕРЖАНИЕ

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

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА НЕОБХОДИМОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД НА ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОМ ЗВЕНЕ РИСОВЫХ СИСТЕМ...........................9

1.1 Основные направления развития агропромышленного комплекса Краснодарского края...........................................................................................9

1.2 Водохозяйственная обстановка в Краснодарском крае, современное состояние и перспективы...........................................................13

1.3 Существующие схемы, способы и особенности возделывания

риса при орошении дренажно-сбросными водами.........................................18

1.4 Технологические требования при повторном использовании дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.........................................................................................28

1.5 Цель и задачи исследования.......................................................................33

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД НА ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОМ ЗВЕНЕ РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ..............................................................................35

2.1 Теоретическое обоснование способа выращивания риса

с повторным использованием дренажно-сбросных вод для орошения.......35

2.2 Аэрогидравлический водоподъемник, водоподъемный узел и теоретические исследования их работы..........................................................39

2.3 Теоретическое обоснование основных параметров и рабочих характеристик аэрогидравлического водоподъемника для условий рисовых оросительных систем.........................................................................60

2.4 Выводы по второй главе..............................................................................65

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ...............................................67

3.1 Методика и результаты экспериментальных исследований совместной работы водной и воздушной среды в конструкции аэрогидравлического водоподъемника............................................................67

3.2 Методика и экспериментальные исследования коэффициента полезного действия аэрогидравлического водоподъемника.........................73

3.3 Методика и экспериментальные исследования влияния напора и высоты водоподачи на производительность аэрогидравлического водоподъемника.................................................................................................76

3.4 Методика проведения многофакторного эксперимента и

обработка экспериментальных данных...........................................................81

3.5 Сопоставление результатов расчета и эксперимента...............................92

3.6 Методика инженерного расчета параметров аэрогидравлических водоподъемников.............................................................................................101

3.7 Выводы по третьей главе..........................................................................104

4 ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ...................................................................106

4.1 Полевые исследования технологических приемов использования дренажно-сбросных вод на рисовой оросительной системе.........................106

4.2 Оценка влияния разработанных технологических приемов повторного использования на оросительную норму применительно к условиям рисовой оросительной системы......................................................117

4.3 Оценка качества дренажно-сбросной воды и эффективности разработанных технологических приемов использования дренажно-сбросных вод....................................................................................................120

4.4 Рекомендации по эксплуатации аэрогидравлических водоподъемников и сопутствующих технических средств.............................132

4.5 Экономическая эффективность разработанных технологических приемов использования дренажно-сбросных вод........................................133

4.6 Выводы по четвертой главе......................................................................140

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.............................................................................................142

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................144

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................154

ВВЕДЕНИЕ

В связи с новым этапом планируемого развития агропромышленного комплекса, развития и модернизации водохозяйственного комплекса Министерством сельского хозяйства РФ разработана «Водная стратегия агропромышленного комплекса» [1]. Одно из направлений данной стратегии - это восстановление и развитие рисоводства в рамках обеспечения продовольственной безопасности страны и удовлетворения потребности населения России рисом отечественного производства.

Если учесть, что в нашей стране более 65% действующих рисовых оросительных систем (РОС) и более 75% посевных площадей риса находятся в Краснодарском крае, основные мероприятия по достижению целевых показателей в рисоводстве будут направлены на Краснодарский край [2].

В рамках обеспечения продовольственной безопасности России требуется восстановление и реконструкция существующих и строительство новых оросительных систем, что повлечет неизбежное увеличение объемов водопо-требления. Однако в бассейне реки Кубани, существует проблема дефицита водных ресурсов, требующая стабилизации величины их изъятия на достигнутом уровне.

В сложившейся ситуации в водохозяйственном комплексе и непосредственно в рисоводстве особое внимание, на наш взгляд, следует уделить переходу на внутрихозяйственное звено рационального водопользования на рисовых оросительных системах и внедрение малозатратных водо- и энергосберегающих технологий [3], а за счет полученной экономии водных ресурсов проводить расширение орошаемых площадей.

В результате совместной деятельности рисоводов земле- и водопользователей на рисовых оросительных системах) и научно-исследовательских организаций следует решить ряд задач, среди которых основными с точки зрения водосбережения являются: совершенствование режимов орошения риса и сопутствующих культур; создание и применение современных техно-

логических средств и способов качественного управления подачей и сбросом воды; создание и применение технических средств для повторного использования дренажно-сбросных вод [4].

В большинстве федеральных округов РФ, где основным водопотреби-телем является промышленность, величина оборотного и повторно-последовательного водопользования превышает величину прямоточного использования воды. Так, в Новгородской и Вологодской областях, где имеются такие водоемкие отрасли, как металлургия, химия и целлюлозно-бумажная промышленность, оборотное и повторно-последовательное водопользование более чем в 5 раз превышает прямой забор воды из водных объектов [5]. Естественно, достичь превышения величины оборотного и повторно-последовательного водопользования над величиной прямоточного из водного объекта в области орошения не представляется возможным, однако увеличить процент повторно используемой воды вполне реально, как показывает практика, в том числе зарубеленая [6, 7].

В настоящее время повторное использование представляет собой отвод дренажно-сбросных вод с пониженных участков рисовых оросительных систем и одновременно подачу в оросительную сеть каналов насосными станциями, при этом повторное использование дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене отсутствует. Однако отставание по этому показателю можно рассматривать как резервную позицию по экономии водных ресурсов и возможности увеличения площади орошаемых земель.

Для управления водным режимом рисового поля предпочтительно применять регулирующие технические средства и средства повторного использования дренажно-сбросных вод, использующие для обеспечения своей работы внутренние энергетические ресурсы оросительной и сбросной сети каналов низового звена рисовой системы.

Цель работы: повышение водообеспеченности на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем за счет применения технологиче-

ских приемов многократного использования дренажно-сбросной воды для орошения.

Задачи исследования:

работка и анализ экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.

Научная новизна работы:

1. Разработан способ выращивания риса (пат. № 2457672 РФ МПК АО Ю16/00 А0Ю25/00 С2) включающий технологические приемы для повторного использования дренажно-сбросных вод на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем.

Практическая ценность результатов исследований:

3. Разработаны рекомендации по эксплуатации АГВП и сопутствующих технических средств на внутрихозяйственном звене РОС.

Реализация результатов исследований. Разработанный способ выращивания риса для повторного использования дренажно-сбросных вод и конструкция аэрогидравлического водоподъемника были внедрены в ООО «Зерновая Компания «Новопетровская» Славянского района Краснодарского края на модуле рисовой оросительной системы «Кубанская». Лабораторная установка аэрогидравлического водоподъемника установлена в лабораторном классе кафедры строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов Кубанского ГАУ. Техническая новизна защищена патентом РФ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на 4-й, 5-й и 6-й Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение АПК» (г. Краснодар, 2010, 2011, 2012 гг.), на международной научно-практической конференции «Интеграция науки и производства - стратегия успешного развития АПК в условиях вступления России в ВТО» (г. Волгоград, 2013 г.), заочной конференция «Инновационные пути развития мелиоративного и водохозяйственного комплексов: задачи и перспективы» (г. Новочеркасск, 2013 г.), на заседаниях кафедры строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов Кубанского ГАУ.

Публикация результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе получены 4 патента РФ на изобретение.

На защиту выносятся:

- конструкция аэрогидравлического водоподъемника для реализации способа выращивания риса на внутрихозяйственном звене рисовых оросительных систем;

- математическая модель работы аэрогидравлического водоподъемника;

- регрессионная модель производительности АГВП;

Благодарности. Автор благодарит заведующего кафедрой СЭВО КубГАУ профессора В.Т. Островского в содействии при проведении лабораторных и производственных исследований, а также за оказанную помощь и консультации при проведении химического анализа дренажно-сбросных вод доцента кафедры неорганической и аналитической химии И.В. Шабанову.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА НЕОБХОДИМОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД НА ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОМ ЗВЕНЕ РИСОВЫХ СИСТЕМ

1.1 Основные направления развития агропромышленного комплекса Краснодарского края

Агропромышленный комплекс (АПК) России занимает особое место в экономике страны и относится к числу основных народнохозяйственных отраслей, определяющих условия поддержания жизнедеятельности общества. Значение АПК — не только в обеспечении потребностей людей в продуктах питания, но и в том, что он существенно влияет на занятость населения и эффективность всего национального производства. Восстановление и развитие потенциала агропромышленного сектора является одним из ключевых направлений экономической политики [8].

В связи с новым этапом планируемого развития агропромышленного комплекса [9], и модернизации водохозяйственного комплекса [10] возникла необходимость в формировании стратегических направлений развития мелио-ративно-водохозяйственного сектора АПК. Поэтому в 2009 году академиком РАСХН Б.М. Кизяевым и доктором технических наук С.Я. Бездниной (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии) была разработана «Водная стратегия агропромышленного комплекса России на период до 2020 года». Одно из направлений данной стратегии - это восстановление и развитие рисоводства в рамках обеспечения продовольственной безопасности и удовлетворения потребности населения России рисом отечественного производства [1].

К 2020 году намечено довести площади орошения риса до 300 тыс. га и валовой сбор риса-сырца до 1 млн т, что позволит обеспечить потребность населения России по рису [1].

Рис является стратегической культурой. Его производство во многом определяет продовольственную безопасность государства. В Советском Союзе

рисоводству уделялось должное внимание. Показатели производства риса в период 1980-1985 годы по Краснодарскому краю показаны в таблице 1.1 [11].

Таблица 1.1- Показатели производства риса по Краснодарскому краю за 1980-1985 гг.

Годы Площадь рисовых систем всего, тыс га Площадь посева риса Урожайность риса, т/га Валовой сбор риса, т/год

тыс га Доля от общей площади, %

1980 256 219,9 85,9 4,59 1009

1981 259,1 183,1 70,7 3,9 714

1982 261,9 182,9 69,8 4,01 733,2

1983 261,7 175,1 66,9 4,33 758,1

1984 262,3 169,0 64,4 4,55 769,1

1985 262,9 164,3 62,5 4,13 678,2

1981-1985 (в среднем) 261,58 174,88 66,86 4,18 730,52

2010 218,5 134,6 61,6 6,84 908,9

Если учесть, что более 65% от используемых РОС и более 75% посевных площадей риса расположены в Краснодарском крае (рисунок 1.1), естественно основные мероприятия по достижению целевых показателей в рисоводстве будут направлены на Краснодарский край [2].

тыс. га

■ Посевная площадь рисе ■ Площадь РОС

Рисунок 1.1- Распределение площадей РОС и посевов риса по России

в 2010 году

В результате к 2020 году планируется сформировать качественно новый мелиаративно-водохозяйственный комплекс АПК, обеспечивающий реализацию определенных Водной стратегией АПК целей, задач и принципов.

На прошедшем в апреле 2011 г. предпосевном совещании рисоводов Краснодарского края, руководитель Департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности C.B. Гарькуша подтвердил задачу, ко�

Информация о работе

Кизюн, Жорж Валерьевич
кандидата технических наук
Краснодар, 2014
ВАК 06.01.02

Диссертация

Технологические приемы использования дренажно-сбросных вод для орошения на внутрихозяйственном звене рисовых систем - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы