Водоснабжение и ирригация: современное водоснабжение

сводообразующих частиц. В этих конструкциях неизбежны некоторые контактные гидравлические потери, достигающие максимума в случае фильтров с круглой перфорацией при dfso (d5o — размер частиц водоносных пород или гравийной обсыпки, соответствующий 50 %-ному содержанию в пробе), равном диаметру отверстия. Контактные потери уменьшаются соответственно при увеличении dM контактирующих с фильтром частиц.

Фильтры с отклонителем гравия характеризуются наличием таких элементов водоприемной поверхности, при которых исключается прямое наложение водоносных пород или гравийных частиц на фильтр. В качестве таких элементов используют мостообразные отверстия, козырьки и сложный профиль фильтровых отверстий, а также ребристую водоприемную поверхность. В гравитационных конструкциях устраивают широкие водоприемные отверстия, в которых грунт удерживается от выноса под

действием силы тяжести. К ним относятся колокольные, чашечные, тарельчатые, зонтичные, донные и другие конструкции.

6.      По каким критериям оценивается качество воды для орошения?

Требования к качеству оросительной воды

7.      Что такое критическая глубина залегания подземных вод?

Критическая глубина грунтовых вод - глубина залегания их уровня, при котором поступление воды в корнеобитаемую зону минимальное. Критическая глубина больше нормы осушения, она зависит от мощности корневой системы, высоты капиллярного под-нятия воды и минерализации грунтовых вод.
   При критической глубине залегания уровней грунтовых вод почва не заселяется. Ее принимают в качестве расчетной (вместо нормы осушения) при наличии минерализованных грунтовых вод.
   Для основных регионов распространения засоленных переувлажненных почв кри-тическая глубина грунтовых вод приведена в таблице 1.

Таблица 1

Критическая глубина грунтовых вод для регионов распространения засоленных переувлажненных почв

   Для зоны осушения критическая глубина в 1,5...3 раза меньше, чем для аридной зоны, где она колеблется от 1,4...2,0 м (Поволжье) до 2,5...3,0 м (Средняя Азия).

8.                  Что такое водно-воздушный режим почвы и как он регулируется?

Водный и воздушный режимы почвы.

Чтобы растения нормально росли и развивались, чтобы были обеспечены благоприятные условия для почвообразовательных процессов, вода и воздух в почве должны находиться в определенном соотношении. Это зависит от поступления в почву воды и воздуха, их передвижения и расходования, т. е. от водно-воздушного режима. В почву поступают атмосферные осадки, она увлажняется грунтовыми водами, в почвенных порах конденсируются водяные пары,находящиеся в почвенном воздухе. В орошаемом земледелии почва увлажняется в основном поливной водой. Воздух поступает в почву из атмосферы. Его количество и обмен с атмосферой тесно связаны с водным режимом почвы, так как вода и воздух занимают в почве промежутки между ее твердыми частицами. Чем больше в ней воды, тем меньше воздуха, и наоборот. Вот почему водный и воздушный режимы почвы обычно рассматривают во взаимосвязи. Количество воды неодинаково в почвах разных типов и разного механического состава. Оно обычно выражается в процентах к массе абсолютно сухой почвы (влажность почвы). Различают связную и свободную почвенную воду. Связная вода в основном входит в состав почвенных минералов, а также прочно удерживается частицами почвы благодаря силам поверхностного натяжения, поэтому она недоступна растениям. Свободная почвенная влага используется растениями. Она наполняет капиллярные и более крупные, некапиллярные поры почвы. Капиллярная влага под воздействием капиллярных сил может подниматься в верхние горизонты почвы. Это имеет большое агрономическое значение: при расходе влаги из верхних слоев почвы ее запасы пополняются благодаря подъему воды по капиллярам из нижних слоев (водоподъемная способность почвы). Капиллярная влага поднимается на большую высоту в глинистых почвах. Вода, находящаяся в крупных, некапиллярных порах почвы, передвигается только под воздействием силы тяжести. От величины некапиллярной пористости (скважности) в основном зависит водопроницаемость почвы, т. е. способность впитывать и пропускать через себя определенное количество воды за единицу времени. При малой водопроницаемости дождевая и особенно талая вода не успевает впитываться в почву, стекает по уклонам, унося с собой мелкие почвенные частицы, вызывая эрозию почв. При отсутствии стока вода застаивается на поверхности поля, закрывая доступ воздуха в почву. Это приводит к угнетению растений, даже к гибели (например, вымокание озимых культур весной) и нежелательным почвенным процессам. У бесструктурных глинистых почв низкая водопроницаемость, а у песчаных — высокая. Вода, поступив в почву, удерживается в ней. Свойство почвы удерживать влагу называется влагоемкостью. Чем выше влагоемкость почвы, тем надежнее снабжение растений водой. Почвы с высоким содержанием гумуса и мелких глинистых частиц обладают большой влагоемкостью. Песчаные, малогумусные почвы имеют низкую влагоемкость. Однако, когда почва полностью насыщена водой (полная влагоемкость), в ней отсутствует воздух, что отрицательно влияет на культурные растения. Воздух необходим корням растений и микроорганизмам. Аэрация — обмен воздуха в почве — зависит в основном от наличия в ней крупных, некапиллярных пор. Плодородная почва отличается хорошей водопроницаемостью и повышенной влагоемкостью. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы создается тогда, когда она насыщена влагой примерно до 70—80% полной влагоемкости. Такой режим наблюдается на структурных, богатых гумусом почвах, например черноземах. Водно-воздушный режим тесно связан с пищевым и тепловым режимами почвы, так как растения потребляют питательные вещества только растворенными. Поэтому почвенную влагу часто называют почвенным раствором. В зависимости от почвенно-климатических условий в нашей стране различают 3 зоны увлажнения: влажная — осадки за год превышают испаряемость; засушливая — осадки меньше испаряемости; сухая — испаряемость значительно превышает осадки. Для регулирования водно-воздушного режима почвы в современном земледелии применяют агротехнические, мелиоративные и другие мероприятия (см. Снегозадержание, Защитные лесные насаждения, Мелиорация земель). Во всех зонах увлажнения для обеспечения благоприятного водно-воздушного режима огромное значение имеют севообороты и своевременная и правильная обработка почвы.

При регулировании водного режима почв необходимо учитывать прежде всего транспнрацнонпые свойства выращиваемых культур, так как транспирация в условиях избытка влаги в почве (выше наименьшей влагоемкости ИВ) замедляется из-за недостатка кислорода, а ниже влажности устойчивого завядаиия прекращается из-за отсутствия доступной влаги. В интервале влажности от НВ до ВРК (влажность разрыва капилляров) растения развиваются нормально, и оптимальная транспирация обеспечивает их максимальную продуктивность. Именно в этих пределах и должна содержаться влага в почве. Глубокая зяблевая обработка дерново-подзолистых и других типов почвы способствует созданию рыхлого пахотного слоя и большему накоплению влаги в почве в осенне-зимне-вессенние периоды, одновременно предотвращая поверхностный сток и проявление водной эрозии. К приемам такой обработки относят глубокую зяблевую вспашку, щелевание, кротование. Большое значение имеет также создание гребнистого микрорельефа в осенний период.
Поверхностное рыхление почвы весной или закрытие влаги боронованием позволяет избежать ненужных потерь се в результате физического испарения в рапневсссннии период — до посева яровых культур.
Более рациональному использованию продуктивной влаги во время вегетации растений способствует правильный подбор культур и строгое соблюдение севооборота, а также применение удобрений и проведение приемов по уходу за растениями (борьба с сорняками, междурядная обработка и т. д.). Воздушный режим почв и его регулирование. Воздушным режимом почв называют совокупность всех явлении поступления воздуха в почву, передвижение его в профиле почвы, изменение состава и физического состояния при взаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным.
Воздушный режим подвергается суточным, сезонным, годовым и многолетним изменениям и прямо зависит от свойств почвы, метеорологических условий, биологических особенностей возделываемой культуры, характера растительности и агротехнических приемов обработки почвы. Наиболее благоприятный воздушный режим складывается в структурных почвах с оптимальным строением пахотного слоя, обладающих рыхлым сложением, способных быстро пропускать и перераспределять поступающие в них воду и воздух.
При благоприятном воздушном режиме создаются оптимальные условия для проникновения в почву кислорода и выделения углекислого газа, жизнедеятельности почвенных организмов и разложения органического вещества, хода окислительно-восстановительных процессов и дыхания корней.

В улучшении воздушного режима нуждаются многие почвы, особенно с избыточным увлажнением и чрезмерным уплотнением. Воздушный режим регулируется с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий.
На почвах с избыточным увлажнением агротехнические мероприятия по регулированию воздушного режима можно применять только после коренного изменения водного режима — осушения. Необходимость регулирования обусловливается изучением основных показателей воздушного режима, таких как содержание, состав почвенного воздуха, воздухопроницаемость, дыхание почвы.
Оптимальным считается содержание почвенного воздуха в течение вегетации растений на уровне 20-25 % от объема почвы. Поэтому все мероприятия по регулированию воздушного режима в первую очередь должны быть направлены на улучшение именно этого показателя. Поскольку в бесструктурных почвах тяжелого гранулометрического состава содержание почвенного воздуха зависит от состояния уплотнения и увлажнения, то вначале должны подвергаться регулированию именно эти показатели. В результате чрезмерного уплотнения даже при оптимальной влажности, соответствующей НВ, содержание воздуха в указанных почвах достигает критической величины — менее 15 % от объема почвы.
Большое препятствие проникновению воздуха в почву оказывает почве?1ная корка, образующаяся на бесструктурных почвах. Условия аэрации зависят также от температурного режима почв. Так, при температуре почвы, не превышающей +15°С, неплохие условия аэрации обеспечиваются при содержании воздуха 15-20 % от общего объема почвы, а с повышением температуры до 20°С оно должно быть уже выше 20 %.
Все приемы обработки почвы, улучшающие ее сложение, усиливают интенсивность газообмена, уменьшают концентрацию СО^ и увеличивают содержание О., в почве. Наиболее благоприятный состав почвенного воздуха для дерново-подзолистых почв снижается, если содержание СО не превышает 2-3 %, а концентрация Отпадает ниже 18-19.
Характерным показателем воздушного режима почвы является воздухопроницаемость и интенсивность дыхания почвы. Воздухопроницаемостью отличаются хорошо оструктуренные, с высоким содержанием водопрочных агрегатов (более 0,5-1 мм) почвы. При хорошем структурном состоянии воздухопроницаемость через 60 мин после обильного увлажнения должна составлять 60 мл/мин и более, при среднем — 40-60 мл/мин, а в бесструктурной почве — не более 20 мл/мин.

9.                  Объясните порядок расчета тупиковых водопроводных сетей?

Расчет тупиковой сети складывается из следующих операций:

а)Построение схемы сети

Вся сеть разбивается на участки с длиной ℓ (рис.81). При этом исходят из положения, что в тупиковой сети питание ее происходит с одного конца, и вода может быть подана к каждой водозаборной точке лишь с одной стороны. В связи    с    этим,       каждый, участок   сети     будет

Рис. 81.    Пример   построения  схемы водопроводной сети

проводить по направлению от начальной точки питания к ее конечным точкам расход, равный сумме расходов, отдаваемых водоразборными точками, лежащими за данным участком по направлению движения воды.

б) Определяются удельные расходы воды

Учет действительных расходов воды даже для небольших городов или поселков, где число ответвлений может исчисляться сотнями, представляет задачу неосуществимую. Поэтому принимают упрощенную схему водозабора, допуская, что вода расходуется равномерно по длине сети и, следовательно, количество воды, отдаваемое каждым участком, пропорционально его длине.

Удельный расход равен

где Q - общий расход (отдача) воды сетью, л/с;

- сумма длин линий, отдающих воду, м.

В сумму входят длины только магистральных линий, причем в

нее   не   следует  включать   длины   магистралей,     которые   служат  для транспортирования, а не раздачи воды, например, линии, идущие по незастроенной территории.

Величина удельного расхода в данном населенном пункте неодинакова в различные моменты работы сети; она изменяется в соответствии с графиком водопотребления и следовательно будет различна для отдельных районов. Удельные расходы определяют для каждого района.

в)              Определяется путевой расход

То есть расход, отдаваемый каждым участком Qn=qуд·l. Очевидно, сумма всех путевых расходов должна равняться полному расходу, подаваемому в сеть.

г)              Определяется транзитный расход

В начальную точку каждого участка сети подается расход, равный сумме путевого расхода данного участка Qn и расхода Qтр., идущего транзитным путем через данный участок для питания далее лежащих участков. Через конечную точку данного участка будет проходить только транзитный расход, т.к. его путевой расход будет уже весь роздан - условие разветвления.

Следовательно, во всех промежуточных сечениях участка расход различен и будет находиться в пределах между Qn + Qтр. и QTp. Если предположить, что отдача воды потребителям идет равномерно по длине участка, то это изменение расхода может