МОДУЛЬНАЯ ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
MODULAR DRYING AND HUMIDIFYING SYSTEM

Изобретение относится к осушительным и оросительным мелиорациям и может быть применено для эффективного использования водных ресурсов осушительно-увлажнительной системы при осушении и увлажнении мелиорируемых земель в гумидной зоне на малоуклонных (безуклонных) 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, 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 недостаточный объем каналов-накопителей, что может привести к потере урожая в засушливые периоды, когда не будет притока поверхностных и грунтовых вод, а также не предусмотрено понижение минерализации и очистка накопленного дренажного стока от различных пестицидов.
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 данного технического решения являются большие размеры водоема для аккумулирования всего объема дренажного стока, необходимого для увлажнения, и удаленное размещение аккумулирующего водоема, что вызывает затруднения для последующей подачи воды на увлажнение сельскохозяйственных культур, не предусмотрено увлажнение соседних модулей аккумулированным дренажным стоком.
Известна осушительно-увлажнительная система (SU 1355664 А1, 30.11.1987)), принятая за прототип, включающая пруд-накопитель с водовыпусками на орошение и водовпуском, участки временного аккумулирования, дамбы, коллекторы, регулирующий канал, регулирующие подпорные сооружения, водовыпуски, трубопровод, насосную станцию, увлажнительные водопроводящие каналы, сбросной канал, водоприемник, осушительно-увлажнительную сеть, подпорное сооружение двустороннего действия, сообщающее между собой смежные участки временного аккумулирования, а также водовыпуск. В данной системе в период весеннего половодья сток воды перекачивается насосной станцией в пруд-накопитель и на участки временного аккумулирования до заданного уровня.
Превышающий объем данных сооружений сток, минуя участки временного аккумулирования, сбрасывается в водоприемник. Накопленный запас воды сохраняется до завершения посевных работ на осушенной территории. При необходимости полива сельскохозяйственных культур открывается водовыпуск, и вода подается в осушительно-увлажнительную сеть и создается влагозарядка под посевами, УГВ поднимается до необходимого уровня. После опорожнения участков временного аккумулирования водовыпуск закрывается, осуществляется осушение почвы на территории этих участков, и они в дальнейшем используются в текущем году для выращивания поздних яровых, пропашных, овощных и др. культур.
Недостатком данной системы, для условий гумидной зоны, является использование большой площади осушенной территории под участки временного аккумулирования и возможности ее использования для выращивания поздних культур, что не приемлемо для данных территорий из-за короткого вегетационного периода.
Задачей изобретения является создание конструктивного решения модульной осушительно-увлажнительной системы с регулирующими емкостями малых размеров и орошением дождеванием, предназначенной для обеспечения максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода и аккумулирования дренажного стока во влажные периоды в регулирующих емкостях каждого модуля и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды, осушительно-увлажнительная сеть которой должна быть гидравлически увязана и позволять использовать регулирующие емкости каждого модуля как для отвода дренажного стока, так и для подачи воды на увлажнение соседствующего модуля, а также накопления избыточного объема в дополнительной регулирующей емкости, что не допускает загрязнения водных объектов и позволяет применять для целей пожаротушения и рыборазведения.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение осушения территории во влажный период и увлажнения сельскохозяйственных культур в засушливый вегетационный период, и повышение надежности и эффективности использования водных ресурсов системы.
Указанный технический результат достигается за счет устройства модульной осушительно-увлажнительной системы с регулирующими емкостями, которая предполагает размещение севооборотных участков в виде модулей, отличающихся тем, что каждый из модулей по центру снабжен регулирующей емкостью для сбора, аккумулирования и перераспределения водных ресурсов, занимаемой не более 5% площади модуля, с объемом необходимым для увлажнения выращиваемых культур в засушливый период вегетации. Конструкция модульной осушительно-увлажнительной системы отличается ем, что имеется дополнительная регулирующая емкость, расположенная ниже всех модулей, которая может использоваться для аккумулирования избыточного объема дренажного стока, поступаемого по магистральному коллектору, применяемого для различных целей, в том числе для пожаротушения и рыборазведения.
Модульная осушительно-увлажнительная система поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 - модульная осушительно-увлажнительная система с шестипольным севооборотом. На фиг. 2 - модульная осушительно-увлажнительная система с восьмипольным севооборотом.
Модульная осушительно-увлажнительная система (фиг. 1, 2) включает следующие элементы: дрены 1, дренажные коллекторы второго порядка 2, закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка 3, соединенных с магистральным коллектором 4, регулирующих емкостей каждого модуля 5, совмещенной насосной станцией 6 для отвода дренажного стока и подачи воды для увлажнения с центром управления 7, узлом химизации 8, узлом водоподготовки 9, совмещенные коллекторы первого порядка снабжены водовыпусками в регулирующую емкость 10 и устьевыми сооружениями с обратными клапанами 11, дождевальные машины барабанного типа 12, дополнительную регулирующую емкость 13, магистральный коллектор снабжен задвижками 14. Границы модулей обозначены пунктирной линий с двойной точкой, направление воды при отводе дренажного стока обозначены сплошными стрелками, а при подаче воды на увлажнение штриховыми. Состоит из трех модулей по шесть полей севооборота (фиг. 1) и четырех модулей по восемь полей севооборота (фиг. 2). Количество модулей может как уменьшаться, так и увеличиваться.
Модульная осушительно-увлажнительная система работает следующим образом.
Во влажный период дренажные воды любого из модулей через дрены 1 и дренажные коллекторы второго 2 и совмещенные дренажные коллекторы первого 3 порядков через водовыпуски 10 поступают в регулирующую емкость (накопитель) каждого модуля объемом необходимым для увлажнения заданного севооборотного участка, зависящего от оросительных норм выращиваемых культур, при этом регулирующая емкость занимает не более 5% площади модуля. Избытки дренажного стока через закрытые совмещенные коллекторы первого порядка 3, после наполнения регулирующих емкостей 5, поступают в магистральный коллектор 4 и аккумулируются в дополнительной регулирующей емкости 13. Водные ресурсы дополнительной регулирующей емкости могут использоваться в целях пожаротушения, который часто возникают на осушенных торфяниках, либо для рыборазведения с созданием дополнительных необходимых гидротехнических сооружений. При наличии загрязнения дренажного стока необходимо предусматривать очистные сооружения перед регулирующими емкостями.
В засушливый период увлажнение полей любого из модулей осуществляется дождевальными машинами барабанного типа 12, работающими от напорной сети совмещенных дренажных коллекторов первого порядка 3, вода в которые подается совмещенной насосной станцией 6, снабженной центром управления 7, узлом химизации 8 и узлом водоподготовки 9 при закрытых обратных клапанах устьевых сооружений 11 и закрытых задвижках 14. Количество дождевальных машин на поле зависит от его площади. При необходимости дополнительной подачи воды на увлажнение посредством передвижной насосной станции осуществляется подача ее из дополнительной регулирующей емкости.
Предложенная модульная осушительно-увлажнительная система может применяться на любых мелиорируемых площадях за счет увеличения или уменьшения количества модулей.