Задача и причина

Задача

Изначально схема водообеспечения предполагала строительство дорогостоящей головной насосной станции. Заказчик нуждался в снижении финансовых издержек на устройство водозабора. Кроме того, почвенный покров участка представлен мощными глинистыми черноземами, которые легко уплотняются под воздействием крупных капель воды, что ведет к образованию поверхностного стока и вымыванию ценного гумуса. Дополнительную сложность представляла конфигурация одного из участков, где применение традиционной самоходной дождевальной техники было невозможно.

Причина

Перед командой специалистов стояли задачи:

• Найти оптимальную точку забора воды.
• Разработать закрытую трубопроводную сеть с условием строгого сохранения структуры почвы.
• Внедрить комбинированную ресурсосберегающую систему: мелкодисперсное дождевание и поверхностный капельный полив.
• Автоматизировать управление и коммерческий учет расхода воды.

О проекте

Акционерное общество проектно-изыскательский институт "Кубаньводпроект" разработало масштабную систему мелиорации для агропредприятия ООО "Земля Кубани". Проект охватывает 400 га орошаемых площадей в Калининском районе Краснодарского края. Главными вызовами стали: необходимость оптимизировать капитальные затраты заказчика, защита водных биоресурсов и предотвращение деградации черноземов при поливе зерно-кормовых культур.

Реализация проекта

Внедрение технологических решений было разбито на три строительных этапа, каждый из которых включал сложные инженерные процессы:

Шаг 1. Перенос водозабора и защита биоресурсов

Инженеры отказались от дорогой главной станции и перенесли водозабор на распределительный канал Понуро-Калининской системы, расположенный вплотную к участку. На левом берегу канала была спроектирована аванкамера с берегоукреплением из монолитного железобетона толщиной 150 мм по гравийно-песчаной смеси.

Чтобы исключить попадание биоресурсов (молоди рыб) во всасывающие трубопроводы насосной станции, в аванкамере были смонтированы специальные рыбозащитные устройства. Саму насосную станцию сделали сезонной: электрифицированные установки (четыре рабочих насоса и один резервный) монтируются только на период вегетации, а на зиму перевозятся на базу хранения предприятия.

Шаг 2. Земляные работы с послойной сепарацией грунта

Для подачи воды было спроектировано более 9,2 км закрытой оросительной сети из напорных полиэтиленовых труб. Процесс прокладки траншей разрабатывался с учетом максимального сохранения агрономической ценности земель. Экскавация велась строго послойно: сначала снимался верхний плодородный слой чернозема на глубину 0,5 м, который бульдозерами перемещался во временный кавальер. Затем извлекался потенциально-плодородный слой (до 1 м) и укладывался строго отдельно.

После монтажа ПЭ-труб диаметром от 160 до 315 мм обратная засыпка проводилась в жестко регламентированном порядке. Сначала подбивались пазухи и равномерно уплотнялся грунт в нижней зоне. Плодородный горизонт возвращался на место в последнюю очередь, что позволило полностью исключить смешивание слоев.

Шаг 3. Индивидуальный подбор поливных технологий

Для обеспечения ресурсосберегающего режима команда провела расчеты дефицита водного баланса биоклиматическим методом.

Для 1-го и 2-го этапов (259 га) были закуплены круговые машины. Их форсунки были настроены на создание мелкодисперсного дождя (капли диаметром около 1,25 мм) с микроинтенсивностью 0,0055 мм/мин. Этот эффект "тумана" не разрушает структуру агрегатов почвы и предотвращает смыв биогенных веществ поверхностным стоком.

Для 3-го этапа (53 га) из-за вытянутой формы поля внедрили систему поверхностного капельного орошения. Инженеры разместили узел фильтрации и фертигации (внесения удобрений) непосредственно на площадке насосной станции, откуда питательный раствор по поливным рукавам подается к корням кукурузы.

Шаг 4. Диспетчеризация и энергоэффективность

Для управления основным насосно-силовым оборудованием применили преобразователи частоты ABB. Энергоэффективные двигатели обеспечивают высокий коэффициент полезного действия (КПД) при подаче 560 м³/ч воды под напором 60 метров.

Для точного коммерческого учета забираемых водных ресурсов на прямолинейных участках трубопровода смонтировали колодцы с ультразвуковыми расходомерами. Оборудование выводит текущие объемы, скорость потока и архивы данных напрямую на электронный блок управления диспетчера.

Результат

Благодаря нестандартному подходу к точке водозабора и грамотному комбинированию дождевальной и капельной техник, проект достиг планового КПД системы 0,99.

В оборот предприятия введено 400 га площадей под высокорентабельные культуры: зеленый горошек, кукурузу и подсолнечник. Разработанный закрытый контур труб и щадящий режим "туманного" полива обеспечили полное сохранение водо- и воздухопроницаемости кубанских черноземов, исключив малейший риск ветровой и водной эрозии на объекте.