Рис. 24.1. Схема поверхностного орошения.
1 - источник орошения; 2 - головной узел; 3 - холостая часть магистрального канала; 4 - рабочая часть магистрального канала; 5 - распределитель первого порядка; 6 - распределитель второго порядка; 7 - временный ороситель; 8 - выводная канава (борозда); 9 - поливные борозды; 10 - регуляторы; 11 - древесные насаждения.

        Если источником используемой для поливов воды служит река, что при поверхностном орошении встречается наиболее часто, то для подачи воды в оросительную систему на реке сооружается один из типов водозаборов, рассмотренных в гл. 9, а им это может быть самотечный бесплотинный или плотинный водозабор или же машинный водозабор, т. е. насосная станция. При необходимости очистки речной воды от наносов за забором устанавливают отстойник (см. гл. 10), из которого осветленная вода поступает в оросительную сеть.
        Оросительная сеть состоит из системы каналов, которые можно разбить на две группы: постоянные и временные. В состав постоянных каналов входят магистральный канал и его ветви, межхозяйственные каналы и внутрихозяйственные распределители первого, второго, третьего порядков и т. д. (высших порядков). К временной сети относятся оросители и выводные борозды, которые нарезают и заравнивают ежегодно (нередко несколько раз в году).
        Магистральный канал является первым звеном системы каналов на орошаемой площади и чаще всего состоит из двух частей-холостой и рабочей (см. рис. 24.1). Границей между этими частями канала служит точка присоединения первого распределителя. Рабочая часть магистрального канала должна господствовать над всей орошаемой площадью и питать водой все остальные каналы оросительной сети.
        В целях лучшей организации орошаемого хозяйства орошаемая площадь делится на так называемые поливные участки, которые в зависимости от сложности рельефа и вида возделываемой культуры имеют размеры 10-60 га и более. К поливным участкам воду подводят по системе межхозяйственных распределителей, а в пределы участков вода поступает через временную оросительную сеть.
        Для равномерного увлажнения почвы на всей площади поливного участка воду по его поверхности во время полива пускают по поливным бороздам (рис. 24.2) или по поливным полосам (рис. 24.3). Последние образуют путем устройства на поле временных земляных валиков небольшой высоты на расстоянии 3,6 - 4,2 м друг от друга. И борозды, и полосы нарезают специальными машинами перед или одновременно с посевом.

Рис. 24.2. Рис. Поливные борозды.
а - при поливе пропашных культур; б - засеваемые; в - борозды-щели; г - террасковые. (Размеры в сантиметрах).

Рис. 24.3. Схемы полива по полосам.
а - расположение полос; б - поперечное сечение полосы, устраиваемой полосообразователем; в - схемы подачи воды на полосы; г - поперечное сечение распределительной борозды; 1 - временный ороситель; 2 - выводная борозда; 3 - поливная полоса; 4 - земляной валик; 5 - поверхность земли; 6 - распределительная борозда; 7 - головные выпуски; 8 - боковые выпуски. (Размеры в сантиметрах).

При выращивании риса поливной участок должен быть затоплен водой слоем примерно 15 см в течение почти всего вегетационного периода, поэтому на рисовых системах поля разбивают земляными валиками на площадки затопления-чеки (рис. 24.4), обычно имеющие площадь от 6 до 45 га.

Рис. 24.4. Схемы разбивки поливных участков на чеки.
а - при однообразном уклоне местности и спокойном микрорельефе; б - при сложном микрорельефе; 1 - внутрихозяйственный распределитель; 2 - водовыпуск в участковый распределитель; 3 - участковый распределитель; 4 - водовыпуск в чек; 5 - водовыпуск из чека в чек; 6 - чек; 7-участковый сбросной канал; 8 - поперечный валик; 9 - продольный чековый валик; 10 - периферийный валик; 11 - водосборный канал; 12 - водовыпуск для сброса воды из чека в сбросной канал; 13 - сквозной чек. (Размеры в метрах).

Форма поперечного сечения постоянных каналов оросительной сети выбирается в зависимости от их размеров, характера грунтов снования и способа производства работ. Наиболее распространенные из этих форм приведены на рис. 11.1.
При трассировании рабочей части магистрального канала и их всех других младших каналов отдается предпочтение устройству их в полувыемке-полунасьпи или даже в насыпи (рис. 11.2 д, е), так как при этом упрощается подача воды на орошаемые поля. Расход воды по длине любого оросительного канала даже при отсутствии разбора в младшие каналы уменьшается из-за потерь на фильтрацию, испарение и утечки через сооружения. Расход в конце участка канала принято называть расходом нетто, а в голове участка - расходом брутто, который равен

(24.4)

При проектировании каналов устанавливают расчетные расходы: нормальный (

, минимальный

, форсированный

. По этим расходам определяют размеры поперечного сечения каналов на разных участках.
        Основной расчетный расход - нормальный. По нему подбирают все гидравлические элементы канала. По форсированному расходу находят отметки верха дамб и отметки берм, а по минимальному - местоположение водоподпорных сооружений.
        Принципы определения размеров поперечного сечения каналов, скорости течения и борьбы с потерями воды из каналов изложены в п. 11.2. В дополнение к сказанному обратим внимание на сложность и важность правильного выбора скорости течения, так как от нее зависят не только размеры сечения канала и следовательно, стоимость его строительства, но и состояние заиления и зарастания канала, а следовательно эксплуатационные расходы на поддержание канала в рабочем состоянии.
        Несмотря на наличие в составе оросительных систем различных отстойников, в СССР из каналов ежегодно удаляется более 100 млн.

наносов. Очистка каналов от наносов относится к наиболее трудоемким эксплуатационным работам. С целью уменьшения отложения наносов. С целью уменьшения отложения наносов в оросительных каналах минимальные скорости течения воды в них рекомендуется принимать не менее 0,3 м/с и только при заборе осветленной воды из водохранилищ они могут быть снижены до 0,2 м/с.
На зарастание каналов влаголюбивой растительностью оказывает влияние ряд факторов. Скорость течения проявляется таким образом: при

водная растительность развивается сильно; при

- средне и при

- незначительно. При глубине воды более 0,8-0,9 м большая часть сорных растений не развивается. Степень зарастания зависит также от мутности воды

: на Амударьинских системах каналы зарастают сильно при

и очень мало при

. Зарастание каналов в зависимости от густоты, высоты стояния и вида растений уменьшает пропускную способность каналов в 2 - 4 раза.
Водосборно-сбросная сеть предназначается для сбора и отвода избыточных поверхностных вод и для сброса воды из оросительных каналов. Она состоит из:

предохранительных (аварийных) и концевых сбросов, устраиваемых для сброса избыточных вод из оросительных каналов, а также для промывки оросительных каналов от наносов;
водосборных каналов различных порядков, которые принимают воду из сбросных каналов и поверхностный сток с орошаемых земель и сбрасывают эти воды в водоприемники;
нагорных каналов, предохраняющих орошаемые земли от поступления на них поверхностных вод с вышележащего сбора.

Концевые сбросы устраивают в конце всех постоянных оросительных каналов с расходом

. Каждый оросительный канал переходит в сбросной в той же точке, где от него отходит последний младший оросительный канал (рис. 24.5 а).

Рис. 24.5. Расположение сбросных и водосборных каналов (а-д).
а - оросительный канал; 2 - концевой сброс; 3 - водосбросный канал; 4 - головное сооружение; 5 - магистральный канал; 6 - аварийный сброс; 7 - нагорный канал.

        Предохранительные, или катастрофические, сбросы размещают наиболее ответственными сооружениями или участками каналов в крупных узлах сооружений и по возможности у естественных понижений местности. В большинстве случаев первый пре-дохранительный сброс делают в конце холостой части магистрального канала (рис. 24.5 б). Главные водосборные каналы располагают обычно по естественным понижениям местности: тальвегам, лощинам, оврагам. Водосборные каналы младших порядков, как правило, также проходят по наиболее пониженным местам, но при их трассировке учитывается расположение оросительных и сбросных каналов, так как они принимают воду из сбросных каналов. Если оросительные каналы одностороннего командования, то водосборные каналы проходят рядом с оросительными и выше их (рис. 24.5 а, г).
        Нагорные каналы прокладывают по самым высоким отметкам орошаемой территории, обычно выше оросительных каналов (рис. 24.5 д).
        Дренажная сеть служит для отвода избыточных грунтовых вод с территории оросительной системы. Необходимость сооружения дренажной сети диктуется следующими обстоятельствами.
       В засушливых районах грунты нередко содержат значительное количество растворимых солей. При орошении таких территорий соли из верхних слоев грунта сначала вымываются поливными водами и излишки этой воды, не использованные растениями, идут на пополнение грунтовых вод, постепенно вызывая подъем их уровня. С течением времени капиллярная зона минерализованных грунтовых вод подходит достаточно близко к поверхности земли, что создает условия для интенсивного испарения воды, а содержащиеся в ней соли накапливаются в почве, вызывая вторичное засоление, крайне гибельно действующее на сельскохозяйственные растения. Глубину залегания минерализованных грунтовых вод, при которой начинается интенсивное засоление почв, принято считать критической. Она зависит от характера почвогрунтов и минерализации грунтовых вод; на оросительных системах нашей страны эта глубина находится в пределах 1-4 м.
        Борьба с засолением - одна из основных проблем орошаемого земледелия. Существует ряд способов, позволяющих замедлить подъем уровня грунтовых вод и уменьшить вынос солей в корнеобитаемый слой почвы, но коренным образом изменить водный режим, а тем более солевой режим всей толщи почвогрунтов можно только при помощи дренажа.
        Дренаж на орошаемых землях - это совокупность гидротехнических сооружений (труб, каналов, скважин, насосных станций и др.), с помощью которых обеспечивается понижение уровня и проточность почвенно-грунтовых вод и отвод их за пределы орошаемой территории. Существует два основных вида дренажа: горизонтальный и вертикальный, причем первый разделяется на открытый и закрытый. Горизонтальный дренаж состоит из системы собирателей в виде каналов (открытые дрены) или подземных трубопроводов из гончарных, асбоцементных, та массовых и других труб (закрытые дрены) и коллекторов различного порядка, представляющих собой каналы, по которым дренажные воды транспортируются в водоприемники. Вертикальный дренаж - это группа закрепленных скважин (колодцев), из которых насосами постоянно или периодически откачивается вода.
        В орошаемых районах СССР в настоящее время наиболее широко применяется горизонтальный дренаж. Схемы закрытых и открытых дрен приведены на рис. 24.6. Глубину заложения дрен

и расстояние между соседними дренами В рекомендуется начать, исходя из условия, чтобы уровень грунтовых вод посередине между дренами в период наиболее интенсивного испарения находился на глубине, равной или несколько большей критической. Для выбора конкретных значений указанных параметров дренажной системы, т. е.

и В, надо знать, кроме критической глубины грунтовых вод, коэффициент фильтрации грунта и положение кривой свободной поверхности (депрессионной кривой) грунтовых вод, которые определяются методами, изучаемыми в гидрогеологии. Ниже приводятся следующие ориентировочные значения В при

= 3 м; для тяжелых суглинков

300 м, для суглинков и тяжелых супесей - 300-500 м и для легких суглинков и супесей - 500 - 800 м.

Рис. 24.6. Поперечные сечения дрен.
а - открытой; б - закрытой, устраиваемой по методу "полки" (в водонасыщенных грунтах); в - закрытой с песчано-гравийным фильтром; г - бестраншейной пластмассовой; д - закрытой с минерально-волокнистым фильтром;
1 - кавальер; 2 - отсыпка плодородного слоя почвы; 3 - обратная засыпка при помощи механизмов; 4 - гончарная, асбесто-цементная или пластмассовая труба диаметром 100-200 мм; 5 - песчано-гравийный фильтр; 6 - кривая депрессии в период закладки дрены; 7 - обратная засыпка вручную; 8 - траншеи; 9 - корыто; 10 - щель; 11 - пластмассовая труба диаметром 80-100 мм с фильтром из стеклоткани; 12 - стеклохолст.

        При вертикальном дренаже расстояние между скважинами (колодцами) более или менее точно можно установить только путем пробных откачек и наблюдений за изменением уровня грунтовых вод. По ряду запроектированных и построенных в последние годы систем площадь осушения одним колодцем меняется от 24 до 128 га (радиус депрессионной воронки 275-640 м), глубина скважин от 32 до 100 м, а дебит от 25 до 120 л/с.
        Сооружения на каналах. Каждая оросительная система помимо каналов и отмеченных выше головных водозаборов имеет большое число других гидротехнических сооружений, расположенных преимущественно на оросительной, водосборно-сбросной и дренажной сети. Назначение и конструкция некоторых из этих сооружений, например, водопроводящих (лотков, акведуков, дюкеров), сопрягающих (быстротоков, перепадов), дорожных и других не зависят от направления водохозяйственного использования канала. О таких сооружениях шла речь в п. 11.24. Ниже будут рассмотрены некоторые сооружения, являющиеся специфическими для каналов оросительных систем, а именно: водовыпуски (регуляторы) и водоподпорные (перегораживающие) сооружения.
        Наиболее распространены на оросительных системах водо-выпуски. Их располагают в головах не только всех постоянных оросительных каналов, но и временных оросителей. Водовыпуски строят с переездом и без переезда. При больших уклонах мест-ности по трассам каналов их часто совмещают с перепадами и быстротоками. Водовыпуски оборудуют плоскими или сегментными рабочими затворами. Трубчатые водовыпуски могут иметь прямоугольноe или круглое сечение. Схемы водовыпусков показаны на рис. 24.7.

Рис. 24.7. Схемы водовыпусков.
а - открытый; б - открытый с перепадом; в - открытый с быстротоком; г - трубчатый; д - трубчатый, совмещенный с перепадом.

        Размеры и число отверстий или число труб выбирают в соответствии с гидравлическими и технико-экономическими расчетами в зависимости от расхода и значения перепада уровней, который в большинстве случаев составляет 0,05-0,5 м. Лишь при совмещении водовыпусков с сопрягающими сооружениями перепады могут достигать нескольких метров.
        Водоподпорные сооружения строят на постоянных каналах оросительной сети для поддержания в каналах необходимых командных уровней. Конструктивно водоподпорные сооружения выполняют так же, как водовыпуски. Роль водоподпорных сооружений могут выполнять шлюзы-регуляторы (см. рис. 11.11), а также регулируемые сопрягающие, проводящие и сбросные сооружения.
        Местоположение водоподпорного сооружения определяется путем построения кривой подпора. Расчет проводится в предположении, что в створе сооружения проходит расход

, а за счет подпора должны обеспечиваться у вышележащих водовыпусков такие уровни, которые позволили бы подавать в отводы нормальные расходы воды.
        В завершение отметим о существовании так называемых закрытых систем. В закрытых системах для подачи и распределения воды применяют не каналы, а подземные или наземные напорные трубопроводы. Различают полностью закрытые системы и комбинированные. В последних вода подается и но каналам, и по трубопроводам. В большинстве случаев трубопроводами заменяют сравнительно небольшие каналы - в основном каналы внутрихозяйственной сети. Закрытую сеть разделяют также на постоянную (стационарные подземные и наземные трубопроводы) и передвижную, или переносную (наземные трубопроводы, перемещаемые по мере надобности с одной позиции па другую).
        Постоянная трубчатая оросительная сеть систем состоит из магистрального, распределительных (различных порядков) и участковых трубопроводов. Последние подают воду во временную оросительную сеть, поливные трубопроводы, в поливные борозды или на поливные полосы.
        Напор в трубах создается с помощью стационарных, передвижных или плавучих насосных станций или получается за счет уклона местности, когда гидравлический уклон меньше уклона местности по трассе трубопровода (в самотечно-напорных системах).
        Закрытые системы характеризуются почти полным отсутствием потерь па утечки и сбросы и высоким коэффициентом использования земель. С переходом от открытых систем к закрытым облегчается распределение воды по площади в условиях сложного рельефа и создаются условия для автоматизации поливов. К недостаткам закрытых систем относят их высокую строительную стоимость (в 1,5-2 раза больше, чем для открытых систем), значительную потребность в трубах, необходимость механической энергии при малых уклонах местности. Наиболее широко закрытые системы применяют при орошении дождеванием.