Инженерные рисовые системы

В старых районах рисосеяния Средней Азии и Закавказья до сих пор еще сохранились неинженерные и полуинженерные рисовые системы с мелкими чеками и густой сетью валиков и каналов. Однако эффективное возделывание риса возможно только на базе совершенных инженерных рисовых систем. На Северном Кавказе в настоящее время рис выращивают только на инженерных системах.

Техническая схема инженерных рисовых систем включает в себя: источник орошения (река или водохранилище), головной водозабор, который может быть самотечный или машинный, и постоянные каналы оросительной и водоотводной сети.

Каналы оросительной сети подразделяются на:

1. Проводящие, предназначенные для транспортировки оросительной воды от источника орошения к рисовому полю и состоящие из магистрального канала и его ветвей (межхозяйственных и хозяйственных каналов).

2. Распределительные, обеспечивающие распределение воды между полями внутри рисового массива.

3. Регулирующие, основной задачей которых является поддержание водного режима рисового поля и полей рисового севооборота, занятых другими культурами. К регулирующей сети относятся карта, постоянный нартовый ороситель и внутрикартовая сеть.

Водоотводная сеть состоит из каналов различных порядков, куда входят картовые дрены-сбросы, участковые, хозяйственные и межхозяйственные коллекторы. Самым старшим звеном водоотводной сети является главный коллектор, отводящий дренажно-сбросные воды в водоприемник.

Водоотводная сеть на рисовых массивах должна выполнять следующие функции: быстро снижать уровень грунтовых вод на глубину, позволяющую проводить механизированные работы по севу и уборке pиса в условиях засоленных почвогрунтов и минерализованных грунтовых водах выполнять функции рассолительного дренажа; обеспечивать промывку почв зоны аэрации; предотвращать вторичное засоление почв на полях рисового севооборота, не занятых рисом, а также регулировать окислительно-восстановительные процессы в почве зоны аэрации. Периферийные каналы водоотводной сети должны ограждать прилегающие к рисовому массиву территории от подтопления и засоления, а также защищать рисовый участок от притока грунтовых вод и ливневых потоков на территорию рисовой системы извне.

Вся территория рисового участка разбивается на севооборотные поля, которые, в свою очередь, делятся оросительными и сбросными каналами я а прямоугольные поливные участки - карты - длиной от 600 до 1500 метров, шириной 150 - 300 метров, площадью от 10 до 30 гектаров (рис. 1). Картовые оросительные и сбросные каналы проходят по линии наибольшего уклона. При такой планировке, как правило, получаются сквозные чеки длиной, равной ширине поливного участка. Поперечными валиками рисовая карта разделяется на чеки. Валики имеют трапецеидальную форму с высотою над поверхностью более высокого чека 40 - 50 сантиметров и шириной по верху 30 - 40 сантиметров. Заложение откосов 1:2, а на некоторых системах - 1:4. На кубанских рисовых системах для более равномерного затопления и осушения чека по периметру его устраивают однобортные канавки глубиной 20 - 30 сантиметров (от спланированной поверхности чека).

Рис. 1. Схема инженерного рисового участка Краснодарского типа

Ороситель питает непосредственно каждый чек, и только как исключение допускается пропуск воды через цепочку не более двух чеков.

Площадь чека колеблется в больших размерах от 1 до 6 гектаров. Если учесть, что все сельскохозяйственные работы обычно проводятся внутри чека, желательно, чтобы он был площадью не менее 2 гектаров, при длине одной из сторон 150 - 200 метров. В построенных в последнее время рисовых системах Ростовской области, Краснодарского края, Ч.-И.: АССР и Дагестана средняя площадь чека составляет 3 - 4 гектара.

Рассмотренная регулирующая сеть известна как карта краснодарского типа (ККТ).

Для уменьшения объема планировочных работ при разбивке рисовой карты стараются вписать чеки в рельеф местности. В результате такого подхода допускается большая террасность, то есть разность отметок между соседними чеками составляет до 0,7 - 1 м. Однако, как показали исследования ЮжНИИГиМа и Южгипроводхоза, в условиях Пролетарской рисовой системы это отрицательно сказывается на росте и развитии риса, так как на низких чеках при культуре риса в первые годы не образуется пресной подушки, и в течение всего вегетационного периода грунтовые воды в зоне корневой системы риса на глубине 20 - 25 сантиметров имеют высокую концентрацию (10 - 15 г/л).

Последнее обусловлено тем, что в результате гидростатического напора, передаваемого на высокоминерализованные грунтовые воды столбом фильтрующейся из верхних чеков-воды, они достигают поверхности низкого чека, вследствие чего степень минерализации оросительной воды повышается.

Таблица 2. Изменение минерализации воды в чеках за 3-летний период возделывания риса на участке рисосовхоза имени 50-летия СССР (по данным ЮжНИИГиМа)

Как видно из таблицы, на 3-й год возделывания риса происходит рассоление, и минерализация воды в нижнем чеке в течение оросительного периода имеет вполне допустимую величину. После уборки риса, особенно при несвоевременной обработке почвы, в теплую осень за счет испарения минерализованных грунтовых вод соли накапливаются в верхнем слое почвы. Отрицательное действие их сказывается, в первую очередь, при посеве сопутствующих рису культур. Чтобы избежать таких нежелательных явлений, при проектировании новых оросительных систем следует стремиться к тому, чтобы разность отметок между чеками не превышала 20 - 30 сантиметров. На построенных рисовых системах с низкими чеками необходимо устраивать отсечные дрены глубиною не менее 0,6 - 0,8 метра.

В условиях ровного и безуклонного рельефа вся карта может представлять собой один чек. В таком случае она называется картой-чеком широкого фронта затопления и сброса (КЧШФ) и занимает площадь 10 - 20 гектаров. Если рельеф менее благоприятный, для уменьшения планировочных работ карты-чеки разбиваются валиками на 2 - 3 части, и возле каждого валика на оросителе-сбросе устраивается подпорное сооружение. Эксплуатация таких карт-чеков представляет определенные неудобства, поэтому, прежде чем проектировать их, необходимо провести сравнительный технико-экономический расчет и при равной стоимости предпочтение отдать карте-чеку, даже меньшего размера.

Вода на поливную карту краснодарского типа подается из оросителей, которые проходят в насыпи, либо из оросителей-сбросов, проходящих в выемке. С помощью трубчатых водовыпусков с затворами шандорного или дроссельного типа вода подается в каждый чек.

Существующие водовыпуски имеют ряд недостатков. Они обладают малой пропускной способностью, и с их помощью трудно регулировать расход воды, большинство водовыпусков из оросителя в чек и ,из чека в сброс допускают утечку воды в закрытом состоянии.

В карты-чеки вода подается по всему фронту путем переполнения оросителя-сброса. Этот прием более совершенен. Затопление и сброс в условиях карты-чека происходят значительно быстрее, чем в обычных картах (рис. 2).

Рис. 2. Схема карт-чеков с широким фронтом затопления и сброса

Карты-чеки широкого фронта затопления и сброса (КЧШФ) имеют ряд преимуществ перед обычными чеками: уменьшается количество сооружений, ликвидируются полностью водовыпуски из оросителя в чек и из чека в сброс, увеличиваются коэффициент использования земли и производительность труда; затопление и создание слоя воды происходят в сжатые сроки; улучшаются условия механизации и эксплуатации картовой оросительной сети. При возделывании риса на засоленных землях значительно улучшается мелиоративная обстановка карты за счет планировки ее под одну отметку. Поэтому во всех случаях, где позволяют рельеф местности и почвенно-гидрогеологические условия, следует применять наиболее прогрессивный тип - карту-чек с широким фронтом залива и сброса.

Имеющийся опыт эксплуатации карт-чеков на засоленных землях дельты Терека в совхозе "Россия", Кизлярского района, в рисосовхозе "Цимлянский", Ростовской области, в совхозе "Степной", Гудермесского рисового массива, показал, что применение КЧШФ в этих условиях вполне возможно. Однако на сильно засоленных почвогрунтах для лучшего маневрирования сбросом воды с противоположной стороны оросителя-сброса вдоль всей карты следует устраивать однобортный неглубокий нартовый сброс с водовыпуском в конце. Водный режим применяется, как и на сильно засоленных землях, с неоднократным полным обменом воды.

На рисовых массивах, куда поступает оросительная вода: большой мутности, устраивать карты-чеки нецелесообразно, так как происходит быстрое заиление оросителя-сброса. Например, при орошении водой реки Сунжи, мутностью 50 - 70 г/л, за счет резкого падения скорости продвижения при входе в ороситель-сброс поток, теряя транспортирующую способность, заиляет к концу оросительного периода однобортный канал на протяжении 700 метров.

Картовые оросительные и сбросные каналы краснодарского типа могут быть одностороннего и двустороннего командования.

При расположении оросителя рядом со сбросом (1 схема) значительно увеличивается фильтрация из оросителя (рис.3), пресные фильтрационные воды отводятся в сброс, минуя засоленные почвогрунты рисового поля.

Рис. 3. Поперечный разрез рисовой карты при одностороннем командовании каналов: I - зона промывки (активной фильтрации); II - застойная зона; III - зона заболачивания и засоления; 1 - фронт продвижения промывных вод; 2 - ороситель одностороннего командования; 3 - дренажно-сбросной канал

Кроме того, при таком расположении уменьшается коэффициент использования земли, увеличивается протяженность каналов, что связано с дополнительными затратами на их строительство и эксплуатацию.

Схема 2, когда все каналы имеют двустороннее командование, является наиболее рациональной.

Необходимо отметить, что во всех звеньях водоотводной сети наблюдается оползание и обрушение откосов, особенно при расположении дренажно-сбросных и коллекторно-дренажных каналов рядом с оросительными. Данное явление обусловлено тем, что откосы расположены в неоднородных минеральных грунтах с различной фильтрационной способностью по высоте откоса. Под влиянием гидродинамического давления со стороны оросительного канала или затопленного рисового поля мелкозернистые грунты, разжижаясь, приходят в подвижное состояние и оплывают. В результате сильного оплывания нижних горизонтов верхний слой обрушивается, вовлекая порой и часть дороги, проходящей вдоль сбросного канала (рис. 4).

Рис. 4. Обрушение откоса сбросного канала при одностороннем командовании

Для уменьшения деформации откосов необходимо, чтобы водоотводная сеть работала на постоянном режиме с начала затопления рисового поля. При возделывании риса на незасоленных землях выдержать определенный режим можно путем устройства ряда подпорных сооружений. На засоленных землях с близким уровнем высокоминерализованных слабоотточных грунтовых вод целесообразно устраивать разобщенную дренажно-сбросную сеть.

Открытый горизонтальный дренаж до настоящего времени является основным типом дренажа на рисовых системах. Однако учитывая, что дренажно-сбросные каналы принимают сбросную воду и подвержены деформациям откосов, дренирующее действие их значительно уменьшается. Поэтому целесообразно в особо неблагоприятных мелиоративных условиях ориентироваться на строительство закрытою дренажа.

Опыт работы закрытого дренажа на рисовых системах имеется в Ростовской области (ОПХ ЮжНИИГиМ), на Астраханской опытно-мелиоративной станции, на рисовой системе Кзыл-Кумского массива юга Казахстана, а также в Народной Республике Болгарии.

Принципы работы закрытых горизонтальных дрен те же, что и открытых, а следовательно, и основные рекомендации в отношении параметров такие же.

Есть один принципиальный вопрос в отношении размещения закрытых дрен. При размещении дрены посередине рисового поля, непосредственно под чеками, значительно увеличивается вертикальная фильтрация по наикратчайшему пути к дрене за счет повышенного напора грунтовых вод в период поддержания слоя воды в чеках. Чтобы уменьшить расход дренажного стока за оросительный период, необходимо поднять горизонты воды в коллекторной сети для создания подпора в устьях закрытых дрен, либо установить устьевые затворы. Когда необходимо промыть почвогрунты или быстро снизить уровень грунтовых вод, дрены должны быть открытыми, в противном случае - закрытыми. Такое регулирование создает определенные неудобства в эксплуатации.

Закрытый дренаж наиболее целесообразно устраивать под незатоплёнными участками, то есть под дорогой или между дорогой и неглубоким (0,6 - 0,8 м) картовым сбросом.

Для увеличения коэффициентов полезного действия системы и использования земли, сокращения потерь воды на фильтрацию в период поддержания слоя воды на чеках целесообразно иметь все картовые каналы совмещенного типа (ОС) (рис. 5).

Рис. 5. Поперечный разрез рисового участка с совмещенными оросителями-сбросами: 1 - дорога; 2 - чек; 3 - ороситель-сброс

При поддержании слоя воды на чеке, а также при сбросе или создании проточности или обмена воды совмещенные каналы работают как оросители через один, за исключением периода первоначального затопления, когда все каналы совмещенного типа работают как оросители. Для уменьшения планировочных работ совмещенный канал следует располагать параллельно горизонталям. Нами получен положительный опыт по эксплуатации подобной системы в совхозе имени 50-летия СССР, Ростовской области.

Совмещенные оросители-сбросы хорошо работают при двустороннем их действии (рис. 6). В этом случае канал идет полностью в выемке, не имеет бортов и затапливает при переполнении одновременно две карты. В условиях незасоленных почв тяжелого механического состава Дальнего Востока конструкция таких каналов имеет треугольный профиль типа ложбин. Как показали исследования ДальНИИГиМа,. каналы такой конструкции наиболее устойчивы к деформации.

Рис. 6. Схема работы совмещенного оросителя-сброса двустороннего командования: 1 - фронт продвижения промывных вод; 2 - дренажно-сбросные каналы; 3 - ороситель-сброс; 4 - горизонт воды в чеке

Инженерная рисовая система имеет развитую внутрихозяйственную дорожную сеть, связывающую рисовые участки с бригадными станами и подъездными путями и полевые дороги, обслуживающие поля севооборота и поливные (рисовые) карты. Эти дороги обычно устраиваются вдоль сбросных каналов.

Заслуживает внимания предложенная Е. Б. Величко конструкция "универсальной карты", в основу которой положены карты-чеки при Ширине их 120 метров, равной проходу дождевальной машины ДДА-ЮОМ. Предполагается путем дооборудования агрегата ДДА-ЮОМ приспособить его для внесения гербицидов и средств химической борьбы с вредителями и болезнями. Данная схема вполне приемлема, на наш взгляд, на незасоленных землях, с близко расположенными пресными грунтовыми водами.

В таких картах-чеках хорошо сочетается орошение риса затоплением с орошением сопутствующих культур дождеванием.

В заключение необходимо сказать, что инженерные рисовые системы требуют дальнейшего совершенствования, которое должно пойти по пути создания закрытых оросительных и дренажных каналов на рисовых системах и в первую очередь на мелиоративно неблагоприятных землях, разработки новых, более совершенных конструкций сооружений, с большой пропускной способностью, позволяющих быстро затапливать рис и поливать сопутствующие культуры. Широкое развитие должна получить автоматизация водораспределения на рисовых системах.