Разработка технологий, проблемы и потребности при строительстве закрытого дренажа в зоне орошения

3. Предложена формула для определения расхода через щели в пленочном экране бетонопленочной облицовки при фильтрации на бесконечность.

4. На основании расчета по полученным теоретическим зависимостям составлены таблицы расчетных значений коэффициентов фильтрации, позволяющие осуществлять выбор противофильтрационных экранов и облицовок с заранее заданными свойствами в зависимости от грунтовых условий, назначения сооружений и допускаемой их водопроницаемости.

Литература

1. Косиченко Ю. М., Ищенко А. В. К оценке неустановившейся фильтрации через противофильтрацион-

ные облицовки каналов //Изв. СКНЦВШ. Техн. науки. 1986. №1. С. 5.

2. Противофильтрационная эффективность бетонопленочной облицовки Большого Ставропольского канала /Ю.М. Косиченко Ю. М., Ю.А. Максимов, А.И. Рябыкин, А.В. Ищенко //Мелиоративное и водохозяйственное строительство с применением полимерных материалов /ВНПО «Союзводполимер». Елгава, 1985. С. 8.

3. Косиченко Ю.М., Бородин В.А., Ищенко A.B. Инструкция по расчету водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок каналов /Союзгипроводхоз; ЮжНИИГиМ. М., 1984.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия

20 ноября 2006 г.

УДК 626.862:631.626

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ, ПРОБЛЕМЫ И ПОТРЕБНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗАКРЫТОГО ДРЕНАЖА В ЗОНЕ ОРОШЕНИЯ

© 2007 г. В.И. Миронов, Г.А. Сенчуков, A.B. Лещенко, В.А. Дедогрюк, A.B. Миронов,

В.В. Каратунов

Площадь сельскохозяйственных земель в России, которые нуждаются в орошении, составляет 71,5 млн га. Однако даже при интенсивном развитии мелиорации в период 1966—1990 гг. фонд орошаемых земель к 1990 г. фактически составлял лишь 6,2 млн га. В годы реформирования сельского хозяйства по причине резкого снижения финансирования, износа части оросительных систем фонд орошаемых земель от 6,2 млн га сократился до 4,7 млн га. Издавна в стране орошение и дренаж теснейшим образом были связаны между собой технически и технологически. Известно, что функционально дренаж необходим не только для снижения уровней грунтовых вод (УГВ) на орошаемых землях и подтопленных территориях, но для промывки и исключения вторичного засоления земель сельскохозяйственного назначения.

В 1951 — 1952 гг. одновременно с вводом в эксплуатацию Цимлянского водохранилища на Дону началось широкое применение орошения. Но с развитием орошаемого земледелия в Ростовской области, также как и во всей стране в целом, произошло с годами резкое повышение уровней грунтовых вод (УГВ), ухудшение мелиоративного состояния земель (рис. 1). Анализируя положение дел в динамике, мы видим, что до 1991 г. происходило менее интенсивное наращивание земель, находящихся в неудовлетворительном мелиоративном состоянии. Более интенсивно этот процесс стал происходить в последние 10—15 лет (рис. 2) по причине негативного отно-

шения к использованию орошаемых земель хозяйствами различных форм собственности.

Дренаж всегда защищал почвы от негативных последствий орошения, которые возникали в результате нарушений поливного режима, образовавшихся дефектов и разрушениях в конструкциях сооружений, систем и дефектов, допущенных при проектировании. По ряду этих причин начинались и разрастались процессы вторичного засоления орошаемых земель и заболачивания почв, которые со временем охватывали значительные площади и прилегающие территории. Для улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель проводились мероприятия по строительству и реконструкции нового и действующего дренажа, повышению эффективности его работы.

В дореформенный период на Северном Кавказе было уложено около 20,6 тыс. км дренажа различных конструкций, из которых почти 70 % составлял закрытый горизонтальный дренаж из пластмассовых (полимерных) труб: полиэтилена, поливинилхлорида, стеклопластиковый и другой.

Ранее дренаж строили раздельным полумеханизированным способом из асбестоцементных труб, но с приходом в строительную практику полимерных материалов, начиная с 70—80-х гг., стал применяться траншейный, а затем узкотраншейные способы строительства закрытого горизонтального дренажа (ЗГД). Лишь небольшая часть дренажа была уложена бестраншейным способом.

1985 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003

Годы

1. Изменение мелиоративного состояния орошаемых земель в российской Федерации: 1 - хорошее; 2 — удовлетворительное; 3 — неудовлетворительное

55 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2

Годы

Рис. 2. Изменение потребности в строительстве закрытого горизонтального дренажа в Российской Федерации по годам, тыс. га: 1 — общие объемы дренажных работ; 2 — объемы дренажных работ с высоким положением уровней грунтовых вод

В 70-90-х гг. институтом ГУ «ЮжНИИГиМ» (в последующем ФГНУ «РосНИИПМ) были выполнены работы по испытанию ряда дреноукла-дочных машин: ЭД-3,0 и Д-659 А (1971-1974 гг., р/п Зимовники), ЭТЦ-163, ЭУТЦ-400 (на базе ЭТЦ-406), 6027 «Хайконс», УДМ-350 (-М, -2М). Эти машины обеспечивали реализацию технологических процессов по строительству дренажа в грунтах низкой, средней и высокой степени влажности, включая обрушающиеся водонасы-щенные грунты. Внедрение технологических процессов строительства ЗГД предусматривает разработку и применение комплекса машин, обслуживающих основную, ведущую машину экскаватор-дреноукладчик. По конструкции ведущей машины обычно определяют способ строительства дренажа: широкотраншейный с шириной траншеи 0,8-1,0 м (это раздельный, полумеханизированный); траншейный с шириной траншеи в пределах 0,8-0,66 м; узкотраншейный с шириной 0,2-0,4 м и бестраншейный с шириной траншейной прорези 0,1-0,3 м.

Для обеспечения строительных организаций нормативно-методической и регламентирующей технологические процессы документацией, институтом ФГНУ «РосНИИПМ» был разработан ряд технологий, включающих:

- строительство ЗГД в летних условиях, в водонасыщенных грунтах дреноукладчиком ЭТЦ-406А с лазерным указателем уклона;

- строительство ЗГД в грунтах естественной влажности (в сухих и влажных) дреноукладчи-

ком ЭТЦ-406А с применением лазерного указателя уклона дрены;

- строительство ЗГД дреноукладчиком 6027 «Хайконс», а также дреноукладчиком УДМ-350М (в четырех технологических вариантах, включая метод гидроизогипс и устройство дренажа в зимних условиях);

- подготовка трасс под строительство ЗГД по поверхности (пути движения), а также уплотнение грунтов обратной засыпки методом проработки по глубине и длине траншеи. Была разработана технология послойной проработки совместно с методом замачивания грунтов в траншее над дреной. Всего было подготовлено десять нормативно-методических документов по основным и вспомогательным технологическим процессам.

Технико-экономические показатели работы дреноукладочных комплексов по каждой из ведущих дреноукладочных машин приведены в табл. 1, а показатели сравнения по основным технико-экономическим показателям, по способам строительства ЗГД — в табл. 2. Экспериментальные исследования дреноукладочных машин показывают, что производительность, а следовательно, выработка (сменная, месячная, годовая) зависит преимущественно от глубины разрабатываемой траншеи, плотности и влажности залега-емых по глубине грунтов. В зоне орошения укладку дренажа ведут в основном на глубину от 1,7 до 4,0 м, а коллекторной сети больше чем дренажной, на 0,5-1,0 м, в зависимости от рельефа местности.

Таблица 1

Технике-экономические показатели работы дреноукладочных комплексов водонасыщенных и естественной влажности грунтах

Наименование показателей Грунты естественной влажности Водонасыщенные грунты

Основная дрена «Лидерная» и основная дрены «Пионерская траншея» и основная дрена

6027 «Хайконс» УДМ-350 ЭТЦ-406А 6027 «Хайконс» УДМ-350 ЭТЦ-406А 6027 «Хайконс» УДМ-350 ЭТЦ-406А

Производительность, м/ч - техническая; - эксплуатационная; - выработка сменная, м 80-85 35 245^100 80-85 40-72 280-600 50 25 175 40-85 25 175 45-67 30-50 210-300 50 15 100 50-80 35 245^100 55-80 40-64 280-500 50 25 175

Удельная энергоемкость, чел.-ч/м 0,257 0,200 0,300 0,617 0,467 0,770 1,159 1,102 1,202

Удельная энергоемкость, кВт-ч/м 3,77 1,97 2,17 4,13 3,51 3,79 3,76 4,22 3,30

Удельная металлоемкость, кг/м 374,0 234,0 526,0 523,0 418,0 920,0 572,0 602,0 820,0

Удельные капитальные вложения, р/м по 1991 г. 4,23 4,82 3,74 5,93 4,36 5,77 5,15 4,04 4,71

Себестоимость дренажа, р/м по 1991 г. р/м по 2003 г. р/га по 2003 г. 6,62 120 5960 5,68 103 5112 9,93 179 8937 11,26 203 10134 9,91 179 8920 16,14 291 14526 20,52 370 18468 19,58 353 17622 24,1 434 21690

р/м по 2006 г. р/га по 2006 г. 223 11008 187 9442 330 16506 375 18717 330 16475 537 26829 683 34110 652 32548 802 40061

£

§

•2 о

о

а

^

г* ?! К Кг

гъ

м =

о а;

X а; к с гъ г* ?! К гъ

а;

а *

к

(о О

о

N (о

Таблица 2

Сравнение технико-экономических показателей, характеризующих способы строительства дренажа

Поперечные сечения. Технологические параметры дрен

а) широкотраншейный

BTB

б) траншейный В

к С =

нт

в) узкотраншейный В

777

1

7, /

К сут =

нт

Коэффициенты соотношения параметров дрен

> К с' >1

1 > К сТ > 0,1

o,i > К С^ Sä; о

Уровень механизации дренажных работ Ум, %

24,9-35,6

61,2-93,7

78,8-93,7

Ширина полосы отвода земель для строительства дренажа B0, м

32,8-37,0

15,0-26,0

14,0-20,0

Объемы срезки растительного грунта по трассе дрен Ург, м^7м

36,0-54,0

1,20-1,80

1,20-1,80

Объемы земляных работ по выемке минерального грунта Умг, м 7м

10,8-19,0

1,32-1,98

0,70-1,05

Расход объемно-фильтрующих материалов (ОФМ), м 7м

0,22-0,29

0,20-0,27

0,096-0,125

Выработка сменная, м/смену

20-30

175-320

245-500

Удельные трудозатраты Ту, чел.-час/м

0,83-1,158

0,39-0,78

0,257-0,467

Себестоимость строительства С, руб./м

15,6-24,1 315-500

10,2-16,3 178-215

5,68-9,93 по 1991 г. 103-117 по 2003 г.

375-580 523-807

245-392 342-546

145-240 р/м по 2004 г. 191-333 р/м по 2006 г.

Важнейшим показателем, обеспечивающим работоспособность дреноукладчиков в грунтах различного состояния, является скорость разработки (копания) грунтов рабочей скребковой цепью, которая в последние годы была доведена до 5,8 м/с, а в отдельных случаях до 7,0 м/с.

Для воссоздания и развития проблем, связанных со строительством ЗГД в зоне орошения, необходимо:

— провести инвентаризацию орошаемых земель и мелиоративной техники;

— создать мощности и освоить уже разработанные технологии строительства ЗГД, подготовки дренажных, защитных и объемно-фильтрующих материалов, наладить производство соединительных деталей для труб, коллекторов и сооружений;

— создать и освоить мощности по выпуску современной основной и вспомогательной дреноук-ладочной техники, включая системы лазерной аппаратуры для выдерживания уклона дрен и коллекторов;

— создать комплексы транспортно-технологи-ческих средств, включая специальные перегружатели объемно-фильтрующих материалов для дренажа, обслуживающих дреноукладочные машины;

— организовать машинно-технологические станции и подготовить специалистов по строительству ЗГД в зоне орошения и на подтоплен-

© 2007 г.

Опыт разработки и внедрения средств информационно-технологической поддержки (СИТП) в мелиорации показал, что отсутствие в отрасли единой методики по их созданию снижает уровень взаимопонимания между участниками этих проектов (учеными, проектировщиками, конструкторами, эксплуатационниками), осложняет координацию их совместных работ, затрудняет полноценное внедрение разработок. Поэтому возникает необходимость в обобщении накопленного опыта и разработки рекомендаций, определяющих последовательность, состав и содержание работ по их созданию.

Одним из ключевых моментов, с которого начинается создание СИТП эксплуатации ороси-

ных территориях, выполняя работы на открытых больших площадях, в стесненных условиях, в летний и зимний периоды времени года.

Выводы

1. За годы реформирования сельского хозяйства России наметилась устойчивая тенденция к ухудшению мелиоративного и экологического состояния орошаемых земель. Увеличились площади подтопленных территорий и земель с высокими положениями уровней грунтовых вод, что в будущем может иметь тяжелые для страны последствия.

2. Практика и опыт показывает, что дренаж является одним из эффективных мероприятий по снижению УГВ, препятствует вторичному засолению земель и обеспечивает устойчивую защиту окружающей среды, сохраняя экологическое равновесие в природе.

3. Развитие и широкое применение технологий по строительству ЗГД в орошаемой зоне в будущем может весьма положительно сказаться на сельском хозяйстве, повышении урожайности культур и на улучшении экологической обстановки в Северо-Кавказском регионе в целом.

В перспективе предстоят огромные объемы работ по строительству коллекторно-дренажной сети на орошаемых землях и подтопленных территориях страны.

2006 г.

В.И. Коржов

тельных систем, является формулировка исходных требований к их разработке и дальнейшему использованию. Очевидно, что эти требования, в первую очередь, определяются теми функциями, которые возложены на службы эксплуатации оросительных систем: управление процессами водопользования, контроль за состоянием и использованием орошаемых земель, контроль за экологической ситуацией на системе и прилегающих к ним территориях и т. п. [1]. Поэтому важно уже на этом этапе правильно определить роль и возможности СИТП в процессе принятия управленческих или технических решений на системе. Эта задача нетривиальна, поскольку, с одной стороны, требует правильной оценки технических и

Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации,

г. Новочеркасск_18 сентября

УДК 626.82:004

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ЗАДАЧ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ