RU2785016C1 - Layer-modular drying-humidifying polder system - Google Patents

Abstract

FIELD: drainage and irrigation meliorations.

SUBSTANCE: invention relates to drainage and irrigation melioration and can be used to protect the reclaimed area from river flood waters and the efficient use of the system's water resources when draining and moistening reclaimed lands. The developed tiered-modular drainage-humidification polder system consists of flooded and non-flooded tiers of polders with control tanks 5, bunded by dams 6, located on the territory of the flooded polder, and involves the placement of crop rotation plots in the form of modules of two tiers. The mark of the top of the dams 6, limiting the control tanks 5 for accumulating water, located in the flooded polder, is equal to the mark of the top of the dam 17, which limits the non-flooded polder. The slope of the ground surface in the flooded polder is planned towards the non-flooded polder. The filling of the control tanks 5 is carried out by the pumping station 13 through the additional pipeline 9.

EFFECT: ensuring the protection of the reclaimed territory from flood waters of rivers, drainage of the territory and moistening of agricultural crops during the dry growing season, as well as increasing the reliability of the system and the efficiency of using water resources.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к осушительным и оросительным мелиорациям и может быть применено для защиты мелиорируемой территории от паводковых вод рек и эффективного использования водных ресурсов системы при осушении и увлажнении мелиорируемых земель в гумидной зоне на малоуклонных (безуклонных) территориях.The invention relates to drainage and irrigation reclamation and can be used to protect the reclaimed area from the flood waters of the rivers and the efficient use of the system's water resources when draining and moistening the reclaimed lands in the humid zone in low-slope (slope-free) areas.

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.Known drainage-moisturizing polder system (RU 2616380 C1, 01/25/2016) with a storage capacity made in the form of a channel with a floodable dam and additionally in its upper part is equipped with ridges at the same level with a non-flooded dam, and also includes drains, a collector, a main channel with pumping station. Between the crests of the dam and below the crests, outlets of a rectangular cross section with a threshold are made. The design of the system makes it possible to provide sufficiently reliable protection against erosion of a flooded dam from flood waters with minimal damage to hydraulic structures and the environment while reducing the cost of building hydraulic structures, limiting them only to the costs of building outlets along the perimeter of a flooded dam.

Недостатком данной системы является недостаточный объем аккумулирующих емкостей, выполненных в виде каналов-накопителей, что может привести к потере урожая в засушливые периоды, когда не будет притока поверхностных и грунтовых вод, устройство данной системы требует значительных затрат на производство земляных работ, при этом существенно уменьшается коэффициент земельного использования, а также оградительные дамбы, образующие канал выполнены в насыпи из грунтового материала, что способствует потерям воды на фильтрацию и приводит к существенным потерям воды из канала, что способствует повышению влажности почвы на прилегающих к дамбам территориях.The disadvantage of this system is the insufficient volume of accumulating tanks made in the form of storage channels, which can lead to crop loss during dry periods, when there is no inflow of surface and ground waters, the device of this system requires significant costs for excavation, while significantly reducing the land use coefficient, as well as the protective dams forming the channel, are made in an embankment of soil material, which contributes to water losses for filtration and leads to significant water losses from the channel, which contributes to an increase in soil moisture in the territories adjacent to the dams.

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.Known drainage and humidification reclamation system (RU 2233075 C1, 12.02.2003) of a modular type, including a drainage water storage channel, a combined drainage and humidification network, conducting open channels with backwater-regulating structures, a closed drainage-humidification drainage and a mountain-trapping channel. The main channel is made in the form of cascaded storage channels for drainage water, equipped with an automatic downstream water level controller in the headwaters, and the upstream channel is connected to a branch channel equipped with an upstream water level controller.

Мелиоративный модуль в данной системе состоит из каналов-накопителей, представляющие собой часть магистрального канала, отводных каналов, выполняющие одновременно роль открытых коллекторов второго порядка, регуляторов уровня верхнего бьефа, регуляторов уровня нижнего бьефа, закрытых коллекторов, закрытого осушительно-увлажнительного дренажа и нагорно-ловчего канала.The reclamation module in this system consists of storage channels, which are part of the main canal, bypass channels, which simultaneously act as open collectors of the second order, upstream level regulators, downstream level regulators, closed collectors, closed drainage and humidification drainage and upland-trapping channel.

Недостатком данной системы является, как и в предыдущем варианте, недостаточный объем каналов-накопителей, что может привести к потере урожая в засушливые периоды, а также не предусмотрена защита мелиорируемой территории от поверхностных паводковых вод рек.The disadvantage of this system is, as in the previous version, the insufficient volume of storage channels, which can lead to crop loss during dry periods, and the protection of the reclaimed territory from surface flood waters of rivers is not provided.

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.A well-known design of a combined polder system (Polder systems: tutorial / A. P. Rusetsky, M. V. Nesterov, P. M. Kolesnikovich. - Gorki: BGSHA, 2012. - 185 p.) consisting of a non-flooded and flooded polder and includes a non-floodable dam, a floodable dam, a main canal, a fish protection device, a water inlet structure in a non-floodable dam, a pumping station, a weir-slot, a water outlet and a discharge channel. Non-flooded and flooded polders are located on the same massif and border on each other, connecting to one combined system with a common pumping station and water intake facility in a non-flooding dam.

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности увлажнения почвы в вегетационный период, а также отсутствие регулирующих (накопительных) емкостей, что не позволяет рационально использовать водные ресурсы.The disadvantage of this technical solution is the inability to moisten the soil during the growing season, as well as the lack of regulatory (storage) tanks, which does not allow rational use of water resources.

Известна модульная осушительно-увлажнительная система (RU 2768007 С1, 22.03.2022), принятая за прототип, состоящая из дрен, дренажных коллекторов второго порядка, закрытых совмещенных дренажных коллекторов первого порядка, магистрального коллектора, регулирующих емкостей в каждом модуле, совмещенные насосные станции. 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.Known modular dehumidification system (RU 2768007 C1, 03/22/2022), adopted as a prototype, consisting of drains, drainage collectors of the second order, closed combined drainage collectors of the first order, the main collector, control tanks in each module, combined pumping stations. The system provides for a treatment plant in front of the control tanks and an additional control tank located below all modules. The proposed system provides drainage of the territory during the wet period and moistening of agricultural crops by sprinkling machines operating from a combined collector during the dry growing season with purified water, which is accumulated in control tanks in the spring.

Недостатками данной системы являются конструкции регулирующих емкостей, выполненных в выемке и имеющие небольшую глубину воды, что увеличивает 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 мелиорируемой территории от поверхностных паводковых вод рек.The disadvantages of this system are the design of control tanks made in the excavation and having a shallow water depth, which increases their area, to accumulate the required volume of water, thereby reducing the land use coefficient, additional pipelines (or a channel) are not provided for the discharge of drainage water during the growing season when water is supplied through combined collectors for humidification and for pumping excess volume from control tanks to an additional control tank or water intake, and protection of the reclaimed territory from surface flood waters of rivers is not provided.

Задачей изобретения является создание конструктивного решения ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы с регулирующими емкостями, используемыми для подачи воды на увлажнение в засушливые вегетационные периоды, мелиорируемая территория которой защищена дамбами от затопления поверхностными паводковыми водами рек, предназначенной для обеспечения максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода и аккумулирования стока во влажные периоды паводка рек в регулирующих емкостях каждого модуля затапливаемого яруса польдера и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды, осушительно-увлажнительная сеть которой должна быть гидравлически увязана и позволять использовать регулирующие емкости каждого модуля затапливаемого яруса польдера как для накопления стока, так и для подачи воды на увлажнение как затапливаемого яруса польдера, так и незатапливаемого яруса польдера, а также возможности сброса избыточного объема стока через отводящий канал в водоприемник-водоисточник.The objective of the invention is to create a constructive solution for a tiered-modular drainage and humidification polder system with control tanks used to supply water for humidification during dry growing seasons, the reclaimed territory of which is protected by dams from flooding with surface flood waters of rivers, designed to ensure maximum use of water resources due to coordinated drainage and accumulation of runoff during wet periods of river floods in the control tanks of each module of the flooded polder layer and moistening of drained lands during dry periods, the drainage and humidification network of which must be hydraulically linked and allow the use of the control tanks of each module of the flooded polder layer as for the accumulation of runoff, and for supplying water to moisten both the flooded polder layer and the non-flooded polder layer, as well as the possibility of discharging excess runoff through the discharge channel into the water supply reservoir-water source.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение защиты мелиорируемой территории от паводковых вод рек, осушения территории и увлажнения сельскохозяйственных культур в засушливый вегетационный период, а также повышение надежности работы системы и эффективности использования водных ресурсов.The technical result of the claimed invention is to ensure the protection of the reclaimed area from the flood waters of the rivers, drainage of the territory and moistening of agricultural crops during the dry growing season, as well as increasing the reliability of the system and the efficiency of the use of water resources.

Указанный технический результат достигается за счет устройства ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы, состоящей из затапливаемого и незатапливаемого яруса польдеров с регулирующими емкостями, обвалованными дамбами, расположенными на территории затапливаемого польдера, которая предполагает размещение севооборотных участков в виде модулей из двух ярусов, отличающихся тем, что отметка верха дамб, ограничивающих регулирующие емкости для аккумулирования воды, расположенных в затапливаемом польдере, равна отметке верха дамбы, ограничивающей незатапливаемый польдер, при этом уклон поверхности земли в затапливаемом польдере спланирован в сторону незатапливаемого польдера. Конструкция ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы отличается тем, что наполнение регулирующих емкостей производится перекачивающей насосной станцией через дополнительный трубопровод.The specified technical result is achieved due to the arrangement of a tiered-modular drainage and moistening polder system, consisting of a flooded and non-flooded tier of polders with control tanks, bunded by dams, located on the territory of a flooded polder, which involves the placement of crop rotation plots in the form of modules of two tiers, differing in that that the elevation of the top of the dams that limit the control tanks for water accumulation located in the flooded polder is equal to the elevation of the top of the dam that limits the non-flooded polder, while the slope of the ground surface in the flooded polder is planned towards the non-flooded polder. The design of the tiered-modular drainage and humidification polder system is different in that the control tanks are filled by a pumping station through an additional pipeline.

Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система поясняется фиг. 1.The tiered-modular dehumidification-dampening polder system is illustrated in FIG. one.

Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система (фиг. 1) включает следующие элементы: дрены 1, дренажные коллекторы второго порядка 2, закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка 3, соединенные с магистральным коллектором-трубопроводом 4, регулирующих емкостей каждого модуля 5, огражденных незатопляемыми дамбами 6 и оборудованными насосными станциями 7, водовыпусками в регулирующие емкости 8, их дополнительного трубопровода-коллектора 9, при этом совмещенные коллекторы первого порядка снабжены устьевыми сооружениями с обратными клапанами 10, дождевальные машины барабанного типа 11, подключенные через гидранты 12, перекачивающей насосной станцией 13, сбросного канала 14, отводящего воду в водоприемник-водоисточник 15, затапливаемую дамбу 16, незатапливаемую дамбу 17, нагорный канал 18, водослив-прорез 19 и запорную арматуру 20. Система состоит из двух ярусов: затапливаемого и незатапливаемого польдеров, двух модулей по пять полей севооборота. Количество модулей может как уменьшаться до одного, так и увеличиваться в зависимости от планируемой к использованию площади.The tiered-modular drainage and humidification polder system (Fig. 1) includes the following elements: drains 1, drainage collectors of the second order 2, closed combined drainage collectors of the first order 3 connected to the main collector-pipeline 4, control tanks of each module 5, fenced with unflooded dams 6 and equipped with pumping stations 7, water outlets into control tanks 8, their additional pipeline-collector 9, while the combined collectors of the first order are equipped with wellhead structures with check valves 10, drum-type sprinklers 11 connected through hydrants 12, pumping pumping station 13 , discharge channel 14, which diverts water into the water intake-water source 15, flooded dam 16, non-flooded dam 17, upland channel 18, weir-slot 19 and shut-off valves 20. The system consists of two tiers: flooded and non-flooded polders, two modules of five fields crop rotation. The number of modules can either decrease to one or increase depending on the area planned for use.

Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система работает следующим образом.Tier-modular drainage and humidification polder system operates as follows.

В период весеннего паводка через водослив-прорезь 19 производится заполнение затапливаемого польдера (нижний ярус), что сказывается на предотвращении перетекания воды через дамбу 16 и способствует плавному затоплению польдера. На время паводка сообщение между ярусами в виде трубопровода 4, блокируется посредством запорной арматуры 20. Незатапливаемый польдер (верхний ярус) ограничен от паводковых вод незатапливаемой дамбой 17. По окончанию паводка дренажные воды любого из модулей через дрены 1 и дренажные коллекторы второго 2 и совмещенные дренажные коллекторы первого 3 порядков через насосную станцию 13, трубопровод-коллектор 9, водовыпуски 8 поступают в регулирующую емкость (накопитель) 5 каждого модуля затапливаемого яруса польдера в объеме необходимом для увлажнения заданного севооборотного участка, зависящего от оросительных норм выращиваемых культур. Избытки дренажного стока после наполнения регулирующих емкостей 5 через насосную станцию 13 и сбросной канал 14 направляются в водоприемник-водоисточник 15. Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система защищена от грунтовых вод и поверхностного стока с вышележащих территорий нагорным каналом 18.During the spring flood period, the flooded polder (lower tier) is filled through the weir-slot 19, which affects the prevention of water overflow through the dam 16 and contributes to the smooth flooding of the polder. At the time of the flood, the communication between the tiers in the form of pipeline 4 is blocked by means of shutoff valves 20. The non-flooding polder (upper tier) is limited from flood waters by a non-flooding dam 17. At the end of the flood, drainage water from any of the modules through drains 1 and drainage collectors of the second 2 and combined drainage collectors of the first 3 orders through the pumping station 13, pipeline-collector 9, water outlets 8 enter the control tank (accumulator) 5 of each module of the flooded polder tier in the amount necessary to moisten the given crop rotation area, depending on the irrigation norms of the cultivated crops. Excess drainage flow after filling the control tanks 5 through the pumping station 13 and the discharge channel 14 is sent to the water intake-source 15. The tiered-modular drainage and humidification polder system is protected from groundwater and surface runoff from overlying territories by the upland channel 18.

В засушливый период увлажнение полей любого из модулей осуществляется дождевальными машинами барабанного типа 11, работающими от напорной сети совмещенных дренажных коллекторов первого порядка 3 через гидранты 12, вода в которые подается насосными станциями 7 при закрытых обратных клапанах устьевых сооружений 10 и открытой запорной арматуре 20 из регулирующих емкостей 5 огражденных незатопляемой дамбой 6. Количество дождевальных машин на поле зависит от его площади и сезонной нагрузки дождевальной машины.In the dry period, the fields of any of the modules are moistened by drum-type sprinkler machines 11, operating from a pressure network of combined drainage collectors of the first order 3 through 12 hydrants, water to which is supplied by pumping stations 7 with closed check valves of wellhead structures 10 and open shut-off valves 20 of the control valves. tanks 5 enclosed by a flood-free dam 6. The number of sprinkling machines on the field depends on its area and the seasonal load of the sprinkling machine.

Предложенная ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система может применяться на мелиорируемых землях различных по площади, прилегающих к водному объекту, за счет увеличения или уменьшения количества модулей.The proposed tiered-modular drainage and humidification polder system can be used on reclaimed lands of various sizes adjacent to a water body by increasing or decreasing the number of modules.

Claims (2)

1. Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система, включающая затапливаемый и незатапливаемый ярус польдеров, дрены, дренажные коллекторы второго порядка, закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка, магистральный коллектор-трубопровод, насосные станции, регулирующие емкости, обвалованные дамбами, отличающаяся тем, что отметка верха дамб, ограничивающих регулирующие емкости для аккумулирования воды, расположенных в затапливаемом польдере, равна отметке верха дамбы, ограничивающей незатапливаемый польдер, при этом уклон поверхности земли в затапливаемом польдере спланирован в сторону незатапливаемого польдера.1. A tiered-modular drainage and humidification polder system, including a flooded and non-flooded tier of polders, drains, second-order drainage collectors, closed combined first-order drainage collectors, a main collector-pipeline, pumping stations, control tanks, lined with dams, characterized in that the elevation of the top of the dams that limit the control tanks for water accumulation located in the flooded polder is equal to the elevation of the top of the dam that limits the non-flooded polder, while the slope of the ground surface in the flooded polder is planned towards the non-flooded polder. 2. Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система по п. 1, отличающаяся тем, что наполнение регулирующих емкостей производится перекачивающей насосной станцией через дополнительный трубопровод-коллектор.2. A tiered-modular dehumidifying and humidifying polder system according to claim 1, characterized in that the filling of the control tanks is carried out by a pumping station through an additional pipeline-collector.

Images