МОДУЛЬНАЯ ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ ПОЛЬДЕРНАЯ СИСТЕМА
MODULAR DRYING AND HUMIDIFYING POLDER SYSTEM

Изобретение относится к гидротехническим мероприятиям мелиорации сельскохозяйственных земель и может быть применено для защиты мелиорируемых земель от паводков и эффективного использования водных ресурсов в данной системе 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.
Недостатками данной системы являются значительные затраты на производство земляных работ, при существенном уменьшении коэффициента земельного использования, оградительные дамбы, образующие канал, выполнены в насыпи из грунтового материала, способствуют потерям воды на фильтрацию и приводят к существенным потерям воды из канала и способствуют повышению влажности почвы на прилегающих к дамбам территориях.
Известна модульная осушительно-увлажнительная система (RU 2768007 С1, 22.03.2022), состоящая из дрен, дренажных коллекторов второго порядка, закрытых совмещенных дренажных коллекторов первого порядка, магистрального коллектора, регулирующих емкостей в каждом модуле, совмещенных насосных станций. 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, имеющие небольшую глубину наполнения, что требует увеличивать 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 мелиорируемых земель 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, что не позволяет рационально использовать водные ресурсы, а место расположения рыбозащитного устройства не гарантирует полную защиту рыбных ресурсов.
Известна осушительно-увлажнительная мелиоративная система (RU 2233075 С1, 12.02.2003) модульного типа, принятая за прототип, включающая канал-накопитель дренажных вод, совмещенную осушительно-увлажнительную сеть, проводящие открытые каналы с подпорно-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, представляющих собой часть магистрального канала, отводных каналов, выполняющих 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, отсутствие защиты мелиорируемой территории от поверхностных паводковых вод рек, а также возможности увлажнения поверхностного слоя почвы, что может вызвать осложнение в развитии сельскохозяйственных культур на ранних стадиях развития.
Задачей изобретения является создание конструктивного решения модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы с устройствами, мелиорируемая территория которой защищена дамбами от затопления поверхностными паводковыми водами рек, предназначенной для обеспечения максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода стока во влажные периоды и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды, 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, 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 модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы, состоящей из затапливаемого и незатапливаемого польдеров с дренами и коллекторами, обвалованными дамбами, которая предполагает размещение севооборотных участков в пределах повторяемых унифицированных модулей. Конструкция модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы отличается тем, что снабжена линейно расположенными накопительно-транспортирующими сооружениями, соединенными трубопроводами с многофункциональными колодцами расположенными в границах технологических площадок, в свою очередь технологическая площадка выполнена в двух уровнях, при этом верхний соответствует отметке поверхности земли прилегающей территории, а нижний отметке уровня грунтовой воды соответствующей норме осушения. Многофункциональный колодец, расположенный в граничной зоне двух уровней технологической площадки, в зоне сопряжения с нижним уровнем имеет вертикальную прорезь от верха кольца колодца до уровня отметки уровня грунтовой воды соответствующей норме осушения.
Модульная осушительно-увлажнительная польдерная система поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 – модульная осушительно-увлажнительная польдерная система. На фиг. 2 – схема в границах технологической площадки.
Модульная осушительно-увлажнительная польдерная система (фиг. 1) включает следующие элементы: дрены 1, дренажные коллекторы второго порядка 2, дамба незатопляемая 3, дамба затопляемая 4, накопительно-транспортирующие сооружения 5, технологические площадки 6, соединительные трубопроводы 7 с многофункциональными колодцами 8, напорный трубопровод 9, дождевальная машина шланго-барабанного типа 10, мобильная насосная станция 11, регулирующая насосная станция 12, водослив-прорезь 13, подающе-сбросной канал 14, оборудованный рыбозащитой 15, водоприемник-водоисточник 16, первый модуль 17, второй модуль 18, в границах технологических площадок (фиг. 2) располагаются площадки нижнего уровня 19, площадки верхнего уровня 20, запорная арматура 21, фланцевое соединение 22, прорезь в колодце 23, запорная арматура на коллекторе второго порядка затапливаемого польдера 24.
Модульная осушительно-увлажнительная польдерная система работает следующим образом.
В период паводка через водослив-прорезь 13 производится заполнение затапливаемого польдера, что сказывается на предотвращении перетекания воды через дамбу 4 и способствует плавному затоплению польдера. На время паводка запорная арматура на коллекторе второго порядка затапливаемого польдера 24 закрывается для блокировки стока от последующего попадания его в накопительно-транспортирующие сооружения через многофункциональный колодец 8 и соединительный трубопровод 7 расположенных в незатапливаемом польдере ограниченного дамбой 3. По завершению паводка запорная арматура 24 открывается.
Регулирование уровня грунтовых вод, соответствующего норме осушения, производится посредством применения дрен 1, дренажных коллекторов второго порядка 2, соединительных трубопроводов 7 с многофункциональными колодцами 8, накопительно-транспортирующих сооружений 5 вода по которым перемещается к регулирующей насосной станции 12 и перебрасывается в подающе-сбросной канал 14 соединенный с водоприемником-водоисточником 16.
В засушливый период увлажнение полей любого из модулей 17, 18 и т.д., осуществляется дождевальными машинами барабанного типа 11, работающими от напорного трубопровода 9, соединенного с мобильной насосной станцией 11 с помощью фланцевого соединения 22, забирающей воду с многофункционального колодца 8 соединенного с накопительно-транспортирующими сооружениями 5 через соединительные трубопроводы 7, при этом направление подачи воды регулируется посредством запорной арматуры 21. При недостатке объемов воды для орошения в накопительно-транспортирующих сооружениях 5, производится ее пополнение с водоприемника-водоисточника 16, посредством подающе-сбросного канала 14 и регулирующей насосной станции 12.
Для удобства эксплуатации соединительные трубопроводы 7 с многофункциональными колодцами 8, запорная арматура 21, фланцевое соединение 22, запорная арматура на коллекторе второго порядка затапливаемого польдера 24, располагаются в границах технологических площадок 6, при этом технологическая площадка выполнена в двух уровнях 19 и 20 используемых при различном наполнении водой накопительно-транспортирующих сооружений 5. При использовании площадки нижнего уровня 19, для стоянки мобильной насосной станции 11, забор воды из колодца осуществляемый с применением всасывающего трубопровода, прокладываемого через прорезь в колодце 23.
Предложенная модульная осушительно-увлажнительная польдерная система может применяться на мелиорируемых землях различных по площади, прилегающих к водному объекту, за счет увеличения или уменьшения количества модулей.