ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ СИБИРСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА НИЗКОЭНЕРГОЕМКИХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 1 Докладчик: Академик РАН, д.т.н., профессор директор ФГБНУ «РосНИИПМ» В.Н. Щедрин

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОС – ВАЖНЕЙШАЯ ЗАДАЧА ОРОСИТЕЛЬНЫХ МЕЛИОРАЦИЙ Как показывает мировой опыт, одним из основных условий устойчивого развития АПК страны является развитие мелиорации земель. Проведенный анализ показывает, что мелиорация в России не развивается. Существует прямая связь между такими показателями как: поголовье животных, потребность в кормах и площади мелиорированных земель. Так по сравнению с 1990 годом объем производства кормов снизилось с 116,4 до 14,2 млн т к.е., а поголовье КРС с 58,8 до 20 млн голов и площади мелиорированных земель с 11,3 до 9,1 млн га, а фактически используемых еще меньше, около 2 млн га. Причин для этого несколько. Одна из основных, весьма важная и болезненная, - это – Цена энергоресурсов на фоне больших потерь воды. В е годы прошлого столетия электроэнергия, ГСМ были очень дешевы и мелиоративные системы создавались практически без учета возможности их резкого роста, что произошло в последние десятилетия. Серьёзная реконструкция созданных систем практически не осуществлялось и сегодня одним из самых острых и тормозящих восстановление мелиорации вопросов является стоимость электроэнергии на доведение и подачу воды сельхозтоваропроизводителям. Учитывая этот фактор, в РосНИИПМ началась разработка тематики по созданию энергоэффективных оросительных систем. В России значительная часть земель расположена в местности с большими перепадами, в том числе предгорной. Использование кинетической и потенциальной энергии водных потоков, проходящих по территории со значительными естественными уклонами, предоставляет нам возможность создания энергоэффективных систем. Эта энергия может быть использована как для регулирования процессов водоподачи и водораспределения в водопроводящей сети, так и при работе поливной (оросительной ) техники различного типа. 2

Техническое совершенствование оросительных систем Межхозяйственная оросительная сеть Удельный вес технически совершенной оросительной сети > 50 % Срок службы лет Внутрихозяйственная оросительная сеть Удельный вес технически совершенной оросительной сети > 70 % Срок службы лет Каналы в противофильтрационной одежде (ж/б и бетона пленочной) с КПД 0,93-0,98 Схема сети узловая с узлами водораспределения через 3-6 км Средства автоматизации Водораспределения и водоучета Внутрисистемные водохранилища и бассейны суточного регулирования объемом 5-10 % водозабора Регулирующие ГТС шт. на 1000 га Точки водовыдела 1-2 шт. на 1000 га Открытая сеть в облицовке с КПД 0,95-0,98 Закрытая сеть в лотках с КПД 0,97-0,99 Водовыпуски и сетевые ГТС шт. на 1000 га Коллекторно-дренажная сеть для поддержания УГВ > м Горизонтальный трубчатый дренаж с комбинир. фильтрами из местных сыпучих материалов Современная надежная ресурсосберегающая поливная техника Водомерные посты шт на 1000 га 3

Основные требования к техническим характеристикам низкоэнергоемким оросительным системам Показатель Значение Коэффициент полезного действия сети КПД:не менее с облицованными каналами 0,90-0,95 с внутрихозяйственной сетью в лотках 0,90 Глубина залегания уровня грунтовых вод, мболее 3,5 Уровень автоматизации водораспределения системы, %не менее 70 Коэффициент использования воды на поле (КИВ)не менее 0,8-0,95 Коэффициент земельного использования (КЗИ)0,93-0,97 Количество сооружений на 1000 гане менее Удельная протяженность лотков при поверхностном поливе, м п./га Показатель гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности не менее 0,90 Показатель обеспечения заданных гидромодулейне менее 0,90 4

5 Пример ОС на р. Ирбисту (самотечная) и на р. Елангаш с комбинированным участком где имеется два водозабора. Первый водозабор предназначен под самотечную систему с сетью деривационных каналов. Второй водозабор построен в ходе реконструкции части орошаемого массива, расположен выше по течению от первого водозабора и предназначен для закрытой само напорной системы обеспечивающей работу шести ДМ «Фрегат» на площади 370 га.

6 Примеры оросительных систем в Горном Алтае План-схема расположения ОС деривационного типа, Республика Алтай (массив общей площадью 15 тыс. га)

7 Местоположение и площади участков для возможного устройства деривационных ОС пп Район расположения анализируемых площадей Площадь тыс. га 1ООС Большого Ставропольского канала 622 2Лево-Егорлыкской ОС474 3Республикам Кабардино-Балкария, Северная Осетия- Алания, Ингушетия, Чечня, Дагестан, Карачаево- Черкесская Краснодарского края и Р. Адыгея по Алтайскому краю по Р. Хакасия и примыкающего к ней участка по южной границе Сибирского Федерального округа Южная граница Сибирского Федерального округа 1360 ИТОГО:6 296

8 Рис. – Саянский, Ирбейский, Иланский, Нижнеингашский р-ны Южная граница Сибирского ФО. Определено расположение потенциальных участков и их суммарной площади тыс. га.

9 Результаты анализа картографических материалов по Р. Хакасия и примыкающего к ней участка по южной границе Сибирского ФО (1454 тыс. га)

10 Гидравлические характеристики проектного канала (Q, V, Н) Рельеф предполагаемых вариантов трасс канала (уклоны, перепады отметок) Геологические характеристики грунта по трассе канала с оценкой сейсмической активности Гидрогеологическая характеристика территории (УГВ) Наличие природных строй- материалов в р-не предполагаемого строительства 1) Блок «Исходные данные» 2) Блок «Изыскания» Инженерно- геодезические Инженерно- геологические Инженерно- гидрометеорологические Инженерно- экологические 3) Блок «Проектирование» характерные сечения канала по трассе Конструкция водозаборного сооружения (включая отстойник) конструкции подстилающих одежд Виды и конструкции сопрягающих водопроводящих ГТС Энергетическая оценка перспективных вариантов конструкции противофильтрационных одежд Конструкция деривационного канала конструкции дренажных систем Конструкции энергосберегающих систем (мини-ГЭС, гидротараны, струйные насосы, водоподпорные сооружения, лотковая сеть каналов) Блок-схема выбора конструкции деривационной ОС

План створ водозабора деривационный канал Продольный профиль деривационный канал водоток створ водозабора крутые склоны (горные участки) равнинные участки крутые склоны (горные участки) равнинные участки Принципиальные схемы устройства оросительных систем на основе построения деривационных каналов различного иерархического уровня водоток деривационный канал План Продольный профиль водоток деривационный канал h плз. Схема 1 – «речная» Схема 2 – «плотинная» h плз. плотина 11

12 Схемы энергоэффективной оросительной системы с бассейном суточного регулирования

13

Схема деривационной безнапорной оросительной системы 14

Схема деривационной напорной оросительной системы 15

16 Cхема водозаборного узла оросительной системы (план)

17

Энерго- и электро затраты на 1 полив, 600 м 3 /га 18 Технология полива техническими средствами Дав- ление, м Расход воды, л/с Производи- тельность техники полива, га/ч Пло- щадь (сезон- ная), га Удельное потребление энергии, к Вт.ч/га Расход энергии на 1 полив, МДж/га Стоимость энергии на 1 полив, руб./га*** Полив ДМУ "Фрегат" серийный 97 (43-67) 100 (20-100) 0, Полив низконапорной ДМ "Фрегат" 41720, Полив серийной ДМ "Кубань- ЛК1" ,427090, Полив ДМ "Кубань-ЛК1" модернизированный 25700, Полив модернизированной ДДА-100ВХ , (топливо) 306 Полив дальнеструйной машиной ДДН , (ДТ-75 м) 612 (топливо) 377 Полив серийной ДМ "Кубань-Л"312001, (топливо) 290 Полив ДФ-120 "Днепр"451200, , Полив ДМ «Валлей»**2978,80, Полив ДМ «Бауэр»**30700, Примечание: 1- * таблица составлена с использованием данных по «Методические рекомендации по оценке энергоэффективности мелиоративных объектов для 3-х природных условий, обеспечивающих экологически безопасное использование природно-ресурсного потенциала агроландшафтов: науч. издание. – Коломна: ИП Воробьев О.М., – 44 с.; 2 - ** данные получены расчетным путем; 3 - *** стоимость электроэнергии принята по 5 руб. за 1 к Вт/час. 18

19

20

Резюме 21 Необходимо: Разработать концепцию создания деривационных низко энергоемких оросительных систем нового поколения. Провести районирование территории России по степени пригодности для орошения с использованием НЭОС. Провести технико-экономическое обоснование НЭОС в сравнении с другими инженерными оросительными системами. Должны учитывать опыт освоения и использования существующих деривационных НЭОС. Нужны новые разработки по технике и технологиям орошения. Должны применяться автоматизированные системы управления водораспределением и технологией орошения. На этапе проектирования должны применяться существующие и новые хорошо зарекомендовавшие себя программные комплексы типа HEC-RAS, MIKE (11, 21, FLOOD), CGS-Aquaterra, для моделирования различных вариантов состава ГТС и эксплуатации НЭОС. 21

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!