Классификация источников воды
Реки.Основные источники орошения и обводнения – реки. Россия по количеству рек и суммарному их стоку занимает первое место в мире. Однако распределение речного стока на территории страны неравномерно. На районы, где наиболее развиты водопотребляющие отрасли народного хозяйства и проживает большая часть населения, приходится лишь 14% речного стока
В зависимости от условий формирования водного режима, рельефных условий водосбора реки делят на равнинные и горные.
Равнинные реки имеют малые уклоны и занимают более низкое положение по отношению к окружающей территории. Орошение из равнинной реки обычно производится с помощью насосных станций или устройства плотины. Воды равнинных рек пресные, содержат мало наносов, питаются за счет грунтовых вод и осадков. Наибольший расход проходит по ним весной в период таяния снегов, когда потребность в орошении незначительна. Использовать эти паводковые воды можно путем устройства водохранилищ, вода из которых в летнее время используется для орошения и обводнения.
Разновидность равнинных – степные реки. Источником питания для них служат в основном зимние атмосферные осадки. Максимальные расходы в степных реках наблюдаются весной, сокращаясь до нуля в летний период. Для использования их стока необходимо сооружать водохранилища.
Горные реки имеют большие уклоны, содержат значительное количество наносов (до 4 г/л), питаются за счет снегов и ледников, поэтому основной паводок на них бывает в самое жаркое время года – летом, что позволяет наиболее полно использовать их на орошение без строительства водохранилищ.
Местный сток - сток талых и ливневых вод временных водотоков или овражно-балочной сети. Это огромный резерв пресной воды, который можно использовать для орошения. Его собирают в прудах и водохранилищах, устраиваемых в глубоких балках (плотинами перегораживают малые реки, ручьи и т. д.). В Центральном Черноземье водами местного стока орошают около 400 тыс. га.
Улучшение водного режима земель лесостепных и стенных районов связано не только со строительством прудов и водоемов, но и с проведением агромелиоративных мероприятий по задержанию и использованию вод местного стока.
Подземные воды. Для их использования не надо строить водохранилища, обводнительные каналы и водоочистные сооружения, так как они не содержат примеси. Скважины для их забора можно закладывать непосредственно на территории орошаемого участка.
Подземные воды подразделяются на: верховодку, грунтовые, артезианские.
Верховодка – временный водоносный горизонт, образующийся на линзах и прослойках слабопроницаемых пород при просачивании атмосферных осадков, поверхностных и поливных вод.
Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом или слабопроницаемом водоупоре.
Артезианские воды залегают в водопроницаемых грунтах, заключенных между водонепроницаемыми слоями и находятся под напором. В артезианских скважинах уровень воды поднимается выше поверхности земли. Встречаются они чаще всего в предгорных районах и в пределах равнинных впадин. Обычно эти воды слабо минерализованы и имеют дебит 25-100 л/с и более.
Качество подземных вод оценивают по их физическим свойствам (температура, прозрачность, вкус, запах, цвет, электропроводимость, радиоактивность), химическому составу (минерализация, содержание ионов НСО3, Cl, SО4, Ca, Mg, Na, реакция воды рН, жесткость, агрессивность, наличие железа, газов, микрокомпонентов), содержанию органических веществ и по бактериологическому составу.
Для орошения пригодна вода с температурой не ниже 14 °С.
По минерализации подземные воды делят на пресные (до 1 г/л), слабоминерализованные (1-3 г/л), солоноватые (3-10 г/л), соленые (10-25 г/л), сильносоленые (25-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л).
По своему химическому составу вода должна быть доступна для растений и не вызывать засоления и осолонцевания почвы. Химический состав определяют с помощью анализов. Пригодность воды для орошения оценивают по общей минерализации, содержанию натрия и соотношению его с кальцием и магнием.
При использовании для орошения солоноватых и соленых вод их следует разбавлять пресными водами и поливать только хорошо дренированные почвы, применяя промывной режим орошения.
Достоинстваиспользования подземных вод для орошения – получение воды на месте без строительства дорогостоящих водозаборных и проводящих сооружений. Однако не всегда подземные воды годятся для поливов из-за малого дебита и высокой минерализации. Для орошения пригодны воды с дебитом скважин не менее 15 л/с.
Типы водозабора для орошения зависят от характера подземных вод.
1. В предгорных районах грунтовые воды можно вывести на поверхность с помощью горизонтальных подземных галерей.
2. При залегании подземных вод на глубине до 40 м устраивают шахтные, а при большей глубине – трубчатые колодцы (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Схемы шахтного (а) и трубчатого (б) колодцев:
1 – шахта; 2 – крепление шахты; 3 – водоносный слой; 4 – водоприемная часть; 5 – водоприемные отверстия; 6 – донный фильтр; 7 – оголовок; 8 – устье колодца; 9 – эксплуатационная колонна; 10 – фильтр (рабочая часть); 11 – отстойник; 12 – надфильтровая труба с сальником
Для получения больших расходов целесообразно сооружать вертикальные колодцы с горизонтальными фильтрами, лучевые и групповые водозаборы, дебит которых в несколько раз выше дебита отдельных скважин.
Регулирование источников
В отдельные периоды расходы на орошение могут превышать расходы в источнике. Для этого необходимо регулирование водохранилища или пруда. В зависимости от продолжительности накопления воды и последующего ее использования регулирование может быть суточным, недельным, сезонным (годичным), многолетним.
Суточное и недельное регулирование применяют чаще всего при использовании подземных вод, когда в ночное время воду накапливают в резервуарах или бассейнах, а днем используют.
Сезонное, или годичное, регулирование состоит в перераспределении стока в течение одного года. Для этой цели на реке создают водохранилище, в котором в период паводка сток полностью или частично задерживается, и используют его в поливной период. Сезонное регулирование применяют в том случае, когда годовое потребление воды меньше годового стока расчетной обеспеченности (70-97%).
Многолетнее регулирование стока применяют в тех случаях, когда потребление воды превышает сток расчетной обеспеченности. При этом воду в пруду запасают в многоводные годы, а используют в маловодные.
При сезонном регулировании стока объем пруда принимают равным 20-70%, а при многолетнем-120-170 % среднемноголетнего стока.