ЯРУСНАЯ ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
TIERED DEHUMIDIFICATION AND HUMIDIFICATION SYSTEM

Изобретение относится к осушительным и оросительным мелиорациям и может быть применено для эффективного использования водных ресурсов системы при осушении и орошении мелиорируемых земель на уклонных территориях.
Известна совмещенная осушительно-увлажнительная система двухстороннего действия (Справочник: Мелиорация и водное хозяйство Осушение / Под ред. академика РАСХН Б.С. Маслова. - М.: «Ассоциация Экост», 2001 г. - С. 344-345), построенная по замкнутой схеме, состоящая из совмещенной насосной станции, аккумулирующего водоема, отстойника, промывочного колодца с водосливным стояком с задвижкой (или с регулятором уровней), осушительных (или увлажнительных) дрен, смотровых колодцев с регулирующими задвижками, оросительного трубопровода - бокового коллектора, подводящего трубопровода - главного коллектора, промывочных трубопроводов, переходных сборочных единиц с обратными клапанами спаренной конструкции, распределительного трубопровода - бокового коллектора, стационарного или передвижного оросительного трубопровода (или подземного, или наземного поливного трубопровода), колодцев переключения, гидрантов и магистрального трубопровода. Данная система позволяет использовать дренажный сток для увлажнения корнеобитаемого слоя почвы в периоды вегетации, допускает полив сельскохозяйственных культур и высокопроизводительную промывку закрытого дренажа.
Недостатком данной системы является отсутствие сооружений очистки дренажного стока, имеется только отстойник, не предусмотрено увлажнение нижерасположенных ярусов аккумулированным дренажным стоком с верхнего яруса, не предусмотрено снижение минерализации, за счет разбавления дренажного стока слабоминерализованной водой из водного источника.
Известно конструктивное решение самонапорной оросительной системы (SU 1739902 А1, 15.06.1992), которая устраивается на склоновом участке. Система состоит из магистрального трубопровода, напороповышающего устройства, распределительного и поливных трубопроводов и дождевателей прерывистого действия. Оросительная сеть размещается поярусно (по уклону орошаемого участка - сверху вниз). Магистральный трубопровод вышележащей ярусной сети системы обводным трубопроводом гидравлически связан с компенсационной емкостью нижележащего яруса системы.
Недостатком данного технического решения самонапорной оросительной системы является то, что отсутствуем взаимная гидравлическая связь между верхними и нижними ярусами, т.е. любой из ярусов функционирует обособлено, в связи с чем оборудование, обеспечивающее работу одного яруса, не может применяться для подготовки и подачи воды в ниже- или вышерасположенные ярусы. Кроме этого данное техническое решение используется только для импульсного дождевания, в связи с чем использование ее для целей осушения земель не предусматривается.
Известно компоновочно-конструктивное решение гидромелиоративной системы (RU №2163068 С2, 20.02.2001), принятое за прототип, которая включает, закрытую оросительную сеть, дренажную сеть, поливную технику, водозаборную насосную станцию, коллектор с колодцами регуляторами и обратными клапанами, подключенный к водозаборной насосной станции, проводящий воду в бассейн-накопитель, из которого вода поступает в узел водоочистки, центр управления, узел химизации для подачи удобрений, мелиорантов, пестицидов в оросительную воду, узел водоподготовки, перекачивающую насосную станцию с напорным трубопроводом, который соединен с оросительной сетью, бассейном-накопителем и узлами водоподготовки и водоочистки посредством запорно-регулировочной арматуры.
Недостатком данной системы является невозможность проведения увлажнения сельскохозяйственных культур, произрастающих на нижерасположенных ярусах дренажными водами, накопленными в бассейне-накопители из вышерасположенного яруса дождевальными машинами с собственными насосно-силовыми установками.
Задачей изобретения является создание конструктивного решения ярусной осушительно-увлажнительной системы с регулирующими емкостями и орошением дождеванием, предназначенной для обеспечения максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода и аккумулирования дренажного стока во влажные периоды и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды, осушительно-увлажнительная сеть которой гидравлически увязана и позволяет использовать регулирующие емкости каждого яруса для обеспечения работы осушительно-увлажнительной сети соседствующих ярусов.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение осушения территории во влажный период и орошения сельскохозяйственных культур в засушливый период, и повышение надежности и эффективности использования водных ресурсов (дренажного стока) системы.
Указанный технический результат достигается за счет устройства ярусной осушительно-увлажнительной системы с регулирующими емкостями, которая предполагает размещение севооборотных участков в виде ярусов, отличающихся тем, что каждый из ярусов в засушливый период вегетации предполагает увлажнение дождеванием, причем на нижнем(их) ярусе(ах) вода к дождевальным машинам может подаваться из регулирующей емкости верхнего яруса самотеком по открытой оросительной сети, за счет потенциальной энергии водного потока. Конструкция осушительно-увлажнительной системы каждого яруса отличается наличием регулирующей емкости для сбора, аккумулирования и перераспределения водных ресурсов из любого яруса. Конструкция осушительно-увлажнительной системы отличается наличием межъярусных совмещенных трубопроводов, соединяющих регулирующие емкости соседних ярусов и позволяющих подготовленную очищенную оросительную воду использовать для орошения сельскохозяйственных культур на другом ярусе. Конструкция осушительно-увлажнительной системы отличается наличием водоприемника-водоисточника, расположенного ниже всех ярусов системы, который может использоваться как для сброса избыточного объема стока дренажных вод, так и для забора дополнительного объема оросительной воды за счет подпорно-регулирующего сооружения для увлажнения или для разбавления дренажной воды.
Ярусная осушительно-увлажнительная система поясняется чертежом, на котором приведена ее схема.
Ярусная осушительно-увлажнительная система включает следующие элементы: дрены 1, дренажные коллекторы второго порядка 2, дренажные коллекторы первого порядка 3, соединенных с осушительно-увлажнительными трубопроводами первого яруса 4 и второго яруса 5, оросительного канала 6 для подачи воды во временные увлажнительные каналы 7, совмещенные насосные станции первого яруса 8, второго яруса 9 с центрами управления 10, узлами химизации 11, узлами водоподготовки 12, узлы водоочистки 13; дождевальные машины кругового действия, работающих от гидранта напорной сети 14, дождевальные машины, работающих с забором воды из временного увлажнительного канала 15, регулирующую емкость первого яруса 16, регулирующую емкость первого яруса 17, всасывающий трубопровод для подачи воды 18, регулирующие сооружения 19, подпорно-регулирующее сооружение 20, водоприемник-водоисточник 21, устьевые сооружения с регуляторами 22, устьевые сооружения с обратными клапанами 23, совмещенный участок дренажного коллектора 24, гидранты 25 и водовы-пуски 26. Стрелками показано направление движения водных ресурсов: сплошной - отвод; штриховой - подача.
Ярусная осушительно-увлажнительная система работает следующим образом. Дренажные воды первого яруса (вышерасположенного мелиоративного модуля) через дрены 1 и дренажные коллекторы второго 2 и первого 3 порядков далее через осушительно-увлажнительный трубопровод 4 поступают в регулирующую емкость (накопитель) первого яруса 16 через узел водоочистки 13 посредством совмещенной насосной станции 8 первого яруса во влажный период. После наполнения данной регулирующей емкости (накопителя) 16 очищенный дренажный сток может поступать в нижерасположенную регулирующую емкость (накопитель) второго яруса по осушительно-увлажнительному трубопроводу 5 из которого вода может подаваться для орошения полей второго яруса, в засушливый период, посредством дождевальных машин, работающих от гидрантов 25 совмещенной осушительно-увлажнительной сети 24, а также сбрасываться в водоприемник-водоисточник 21 при объеме дренажного стока, превышающего объем всех регулирующих емкостей. Все устьевые сооружения дрен также снабжены обратными клапанами, которые находятся в закрытом положении в момент подачи оросительной воды дождевальным машинам через совмещенные дренажные коллекторы.
Дренажные воды второго яруса (нижерасположенного мелиоративного модуля) также через дрены 1 поступают в регулирующую емкость (накопитель) через дренажные коллекторы второго 2 и первого 3 порядков через совмещенный осушительно-увлажнительный трубопровод 5 поступают в регулирующую емкость (накопитель) второго яруса 17 через узел водоочистки 12 посредством совмещенной насосной станции второго яруса 9 во влажный период.
В засушливый период увлажнение полей первого яруса осуществляется дождевальными машинами 14, работающими от напорного гидранта 25, расположенного на конце участка совмещенного дренажного коллектора 24, применяемого для отвода и подачи водных ресурсов, в которую вода подается насосной станцией 8 за счет регулирования потоков воды различными устьевыми регуляторами 22 и устьевыми сооружениями с обратными клапанами 23.
Увлажнение полей второго яруса осуществляется дождевальными машинами, работающими с забором воды из временного увлажнительного канала 15 осуществляется самотеком из регулирующей емкости 16 в оросительный канал 5 через водовыпуски 26 во временные увлажнители 7, что позволяет снизить энергозатраты, а также дождевальными машинами 14, работающими от напорного гидранта 25, расположенного на конце участка совмещенного дренажного коллектора 24, применяемого для отвода и подачи водных ресурсов, в которую вода подается насосной станцией 9 за счет регулирования потоков воды различными устьевыми регуляторами 22 и устьевыми сооружениями с обратными клапанами 23.
При недостаточном количестве объема дренажного стока, а также необходимости разбавления дренажного стока слабоминерализованными водами предусмотрен забор воды из водоприемника-водоисточника 21 и его подача в обе регулирующие емкости 16 и 17.