ЯРУСНО-МОДУЛЬНАЯ ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ ПОЛЬДЕРНАЯ СИСТЕМА
LAYER-MODULAR DRYING-HUMIDIFYING POLDER SYSTEM

Изобретение относится к осушительным и оросительным мелиорациям и может быть применено для защиты мелиорируемой территории от паводковых вод рек и эффективного использования водных ресурсов системы при осушении и увлажнении мелиорируемых земель в гумидной зоне на малоуклонных (безуклонных) территориях.
Известна осушительно-увлажнительная польдерная система (RU 2616380 С1, 25.01.2016) с аккумулирующей емкостью выполненной в виде канала с затопляемой дамбой и дополнительно в верхней своей части снабжена гребнями на одной отметке с незатопляемой дамбой, а также включающая дрены, коллектор, магистральный канал с насосной станцией. Между гребнями дамбы и ниже гребней выполнены выпуски прямоугольного поперечного сечения с порогом. Конструкция системы позволяет обеспечить достаточно надежную защиту от размыва затопляемой дамбы со стороны паводковых вод с минимальным ущербом для гидротехнических сооружений и окружающей среды при снижении затрат на возведение гидротехнических сооружений, ограничивая их только затратами на строительство выпусков по периметру затопляемой дамбы.
Недостатком данной системы является недостаточный объем аккумулирующих емкостей, выполненных в виде каналов-накопителей, что может привести к потере урожая в засушливые периоды, когда не будет притока поверхностных и грунтовых вод, устройство данной системы требует значительных затрат на производство земляных работ, при этом существенно уменьшается коэффициент земельного использования, а также оградительные дамбы, образующие канал выполнены в насыпи из грунтового материала, что способствует потерям воды на фильтрацию и приводит к существенным потерям воды из канала, что способствует повышению влажности почвы на прилегающих к дамбам территориях.
Известна осушительно-увлажнительная мелиоративная система (RU 2233075 С1, 12.02.2003) модульного типа включающая канал-накопитель дренажных вод, совмещенную осушительно-увлажнительную сеть, проводящие открытые каналы с подпоро-регулирующими сооружениями, закрытый осушительно-увлажнительный дренаж и нагорно-ловчий канал. Магистральный канал выполнен в виде каскадно-расположенных каналов-накопителей дренажных вод, оборудован автоматическим регулятором уровня воды нижнего бьефа в истоковой части, а верхний бьеф соединен с отводным каналом, снабженным регулятором уровня воды верхнего бьефа.
Мелиоративный модуль в данной системе состоит из каналов-накопителей, представляющие собой часть магистрального канала, отводных каналов, выполняющие одновременно роль открытых коллекторов второго порядка, регуляторов уровня верхнего бьефа, регуляторов уровня нижнего бьефа, закрытых коллекторов, закрытого осушительно-увлажнительного дренажа и нагорно-ловчего канала.
Недостатком данной системы является, как и в предыдущем варианте, недостаточный объем каналов-накопителей, что может привести к потере урожая в засушливые периоды, а также не предусмотрена защита мелиорируемой территории от поверхностных паводковых вод рек.
Известна конструкция совмещенной польдерной системы (Польдерные системы: учебное пособие / А. П. Русецкий, М. В. Нестеров, П. М. Колесникович. - Горки: БГСХА, 2012. - 185 с.) состоящей из незатапливаемого и затапливаемого польдера и включающая в свой состав незатапливаемую дамбу, затапливаемую дамбу, магистральный канал, рыбозащитное устройство, водовпускное сооружение в незатапливаемой дамбе, насосную станцию, водослив-прорезь, водовыпуск и сбросной канал. Незатапливаемые и затапливаемые польдеры расположены на одном массиве и граничат между собой соединяясь в одну совмещенную систему с общей насосной станцией и водовпускным сооружением в незатапливаемой дамбе.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности увлажнения почвы в вегетационный период, а также отсутствие регулирующих (накопительных) емкостей, что не позволяет рационально использовать водные ресурсы.
Известна модульная осушительно-увлажнительная система (RU 2768007 С1, 22.03.2022), принятая за прототип, состоящая из дрен, дренажных коллекторов второго порядка, закрытых совмещенных дренажных коллекторов первого порядка, магистрального коллектора, регулирующих емкостей в каждом модуле, совмещенные насосные станции. Система предусматривает очистные сооружения перед регулирующими емкостями и дополнительную регулирующую емкость, расположенную ниже всех модулей. Предложенная система обеспечивает осушение территории во влажный период и увлажнение сельскохозяйственных культур дождевальными машинами, работающими от совмещенного коллектора, в засушливый вегетационный период очищенной водой, которая в весенний период аккумулируется в регулирующих емкостях.
Недостатками данной системы являются конструкции регулирующих емкостей, выполненных в выемке и имеющие небольшую глубину воды, что увеличивает их площадь, для аккумулирования необходимого объема воды, тем самым уменьшая коэффициент земельного использования, не предусмотрены дополнительные трубопроводы (или канал) для сброса дренажных вод в вегетационный период, когда по совмещенным коллекторам подается вода на увлажнение и для перекачки избыточного объема из регулирующих емкостей в дополнительную регулирующую емкость или водоприемник, а также не предусмотрена защита мелиорируемой территории от поверхностных паводковых вод рек.
Задачей изобретения является создание конструктивного решения ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы с регулирующими емкостями, используемыми для подачи воды на увлажнение в засушливые вегетационные периоды, мелиорируемая территория которой защищена дамбами от затопления поверхностными паводковыми водами рек, предназначенной для обеспечения максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода и аккумулирования стока во влажные периоды паводка рек в регулирующих емкостях каждого модуля затапливаемого яруса польдера и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды, осушительно-увлажнительная сеть которой должна быть гидравлически увязана и позволять использовать регулирующие емкости каждого модуля затапливаемого яруса польдера как для накопления стока, так и для подачи воды на увлажнение как затапливаемого яруса польдера, так и незатапливаемого яруса польдера, а также возможности сброса избыточного объема стока через отводящий канал в водоприемник-водоисточник.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение защиты мелиорируемой территории от паводковых вод рек, осушения территории и увлажнения сельскохозяйственных культур в засушливый вегетационный период, а также повышение надежности работы системы и эффективности использования водных ресурсов.
Указанный технический результат достигается за счет устройства ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы, состоящей из затапливаемого и незатапливаемого яруса польдеров с регулирующими емкостями, обвалованными дамбами, расположенными на территории затапливаемого польдера, которая предполагает размещение севооборотных участков в виде модулей из двух ярусов, отличающихся тем, что отметка верха дамб, ограничивающих регулирующие емкости для аккумулирования воды, расположенных в затапливаемом польдере, равна отметке верха дамбы, ограничивающей незатапливаемый польдер, при этом уклон поверхности земли в затапливаемом польдере спланирован в сторону незатапливаемого польдера. Конструкция ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы отличается тем, что наполнение регулирующих емкостей производится перекачивающей насосной станцией через дополнительный трубопровод.
Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система поясняется фиг. 1.
Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система (фиг. 1) включает следующие элементы: дрены 1, дренажные коллекторы второго порядка 2, закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка 3, соединенные с магистральным коллектором-трубопроводом 4, регулирующих емкостей каждого модуля 5, огражденных незатопляемыми дамбами 6 и оборудованными насосными станциями 7, водовыпусками в регулирующие емкости 8, их дополнительного трубопровода-коллектора 9, при этом совмещенные коллекторы первого порядка снабжены устьевыми сооружениями с обратными клапанами 10, дождевальные машины барабанного типа 11, подключенные через гидранты 12, перекачивающей насосной станцией 13, сбросного канала 14, отводящего воду в водоприемник-водоисточник 15, затапливаемую дамбу 16, незатапливаемую дамбу 17, нагорный канал 18, водослив-прорез 19 и запорную арматуру 20. Система состоит из двух ярусов: затапливаемого и незатапливаемого польдеров, двух модулей по пять полей севооборота. Количество модулей может как уменьшаться до одного, так и увеличиваться в зависимости от планируемой к использованию площади.
Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система работает следующим образом.
В период весеннего паводка через водослив-прорезь 19 производится заполнение затапливаемого польдера (нижний ярус), что сказывается на предотвращении перетекания воды через дамбу 16 и способствует плавному затоплению польдера. На время паводка сообщение между ярусами в виде трубопровода 4, блокируется посредством запорной арматуры 20. Незатапливаемый польдер (верхний ярус) ограничен от паводковых вод незатапливаемой дамбой 17. По окончанию паводка дренажные воды любого из модулей через дрены 1 и дренажные коллекторы второго 2 и совмещенные дренажные коллекторы первого 3 порядков через насосную станцию 13, трубопровод-коллектор 9, водовыпуски 8 поступают в регулирующую емкость (накопитель) 5 каждого модуля затапливаемого яруса польдера в объеме необходимом для увлажнения заданного севооборотного участка, зависящего от оросительных норм выращиваемых культур. Избытки дренажного стока после наполнения регулирующих емкостей 5 через насосную станцию 13 и сбросной канал 14 направляются в водоприемник-водоисточник 15. Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система защищена от грунтовых вод и поверхностного стока с вышележащих территорий нагорным каналом 18.
В засушливый период увлажнение полей любого из модулей осуществляется дождевальными машинами барабанного типа 11, работающими от напорной сети совмещенных дренажных коллекторов первого порядка 3 через гидранты 12, вода в которые подается насосными станциями 7 при закрытых обратных клапанах устьевых сооружений 10 и открытой запорной арматуре 20 из регулирующих емкостей 5 огражденных незатопляемой дамбой 6. Количество дождевальных машин на поле зависит от его площади и сезонной нагрузки дождевальной машины.
Предложенная ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система может применяться на мелиорируемых землях различных по площади, прилегающих к водному объекту, за счет увеличения или уменьшения количества модулей.