Способ накопления запасов воды и сооружение для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК E02B13/00 A01G25/00 

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при орошении равнинных степных регионов, где отсутствуют понижения рельефа, пригодные для строительства прудов-запруд.

Известен способ накопления паводковых вод в степных регионах, включающий устройство на реках каскада прудов-запруд, задерживающих избыток воды, образующийся во время паводков или при выпадении значительного количества осадков. (Суслов О.Н. Монография //Степные реки Краснодарского края// С 89-91, Краснодар 2015 г. Электронный ресурс, режим доступа (instecology.ru>stepnie_reki.pdf.) Обращение 27.11.2023 г.

Недостатками этого способа являются: необходимость наличия реки и рельефа местности, пригодного для строительства запруды (плотины) высотой более двух метров для поддержания уровня воды, препятствующего зарастанию пруда, а также пересыхание летом русла реки и превращение ее в цепочку прудов, что отрицательно влияет на экологию территории.

Известен способ накопления местного стока в водохранилищах, созданных путем перегораживания плотиной балок или оврагов, русло которых имеет глубину не менее 5 метров. Электронный ресурс, режим доступа (lektsii.org Устройство прудов или водохранилищ на местном стоке.) Обращение 27.11.2023 г.

Недостатком этого способа является обязательное наличие значительной площади водосбора, а также балки или другого понижения рельефа глубиной не менее 5 метров.

Известна водооборотная система, в которой отсутствует возможность устройства прудов-накопителей стока, поэтому избыточный сток закачивают насосом в специальные колодцы-накопители, из которых воду с помощью насосов в засушливый период подают на орошение. (Патент РФ №2655799, МПК Е02В 11/00 // «Водооборотная осушительно-оросительная система» //, бюлл №16, опубликовано 29.05.2018 г).

Недостатком этого способа является необходимость использования стационарного насоса для закачки воды в колодцы-накопители и отбора ее из колодцев-накопителей насосом, а также значительные затраты на строительство этих колодцев.

Известно устройство пруда-копани, который выполняют путем выемки грунта и отсыпки его в виде насыпи, формируя пруд в полувыемке-полунасыпи с последующим заполнением водой закачкой ее из водоисточника. Забор воды из пруда также осуществляется с помощью насоса (Теодоронский B.C., Сабо Е.Д., Фролова В.А.// Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры// изд. Академия 2008 г. С 133-142). Это техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком этого способа является большой объем земляных работ по откопке котлована пруда, а также вывозу излишков вынутого грунта. Кроме того, необходимо использовать стационарный насос для заполнения пруда из водоисточника и забора воды из пруда на орошение.

Устранить указанные недостатки позволяет способ накопления запасов воды, включающий забор воды насосом из водоисточника и закачку ее в сооружение-накопитель, в котором согласно изобретению, в качестве водоисточника используют внутрихозяйственный канал, а сооружение-накопитель выполняют в виде безуклонной площадки, размещенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке, и соединенной с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой, при этом воду из внутрихозяйственного канала в сооружение-накопитель до начала оросительного сезона подают по трубопроводу при открытой задвижке самотеком, заполняя траншею, а после ее заполнения до уровня воды во внутрихозяйственном канале задвижку закрывают и подачу воды производят передвижной насосной станцией, заполняя сооружение-накопитель до уровня высоты вала, после чего подачу воды прекращают, а во время оросительного сезона восполняют нехватку воды во внутрихозяйственном канале самотечной подачей из сооружения-накопителя, открыв задвижку на трубопроводе.

Сооружение-накопитель для осуществления предлагаемого способа, состоящее из безуклонной площадки, расположенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей трапециевидного сечения с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке, при чем траншея имеет глубину, равную глубине внутрихозяйственного канала и ширину, определяемую количеством грунта, необходимого для отсыпки земляного вала высотой не менее двух метров, при этом траншея соединена с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой, а на его берегу оборудована площадка для передвижной насосной станции.

Новый технический результат от применения предложенного способа накопления воды и сооружения-накопителя для его осуществления состоит в том, что выполнение сооружения-накопителя в виде безуклонной площадки, огороженной траншеей и валом, позволяет накопить до начала оросительного сезона значительный объем воды для компенсации ее дефицита во время оросительного сезона. Конструкция сооружения-накопителя обеспечивает экономию эксплуатационных затрат, благодаря сочетанию самотечной подачи воды с ее закачкой передвижной насосной станцией при заполнении сооружения и самотечной подачей воды в внутрихозяйственный канал в оросительный сезон, при этом формирование вала из грунта, извлеченного при отрывке траншеи, позволяет ограничить объем земляных работ количеством грунта, необходимым для отсыпки вала заданной высоты.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено сооружение-накопитель - вид в плане; на фиг. 2 - сооружение - накопитель, вид в разрезе.

Сооружение-накопитель состоит из площадки 1, траншеи 2 и земляного вала 3, огораживающего ее по наружнему краю. Траншея соединена на глубине не менее 20 см от дна с внутрихозяйственным каналом 4 трубопроводом 5, снабженным задвижкой 6, размещенной в колодце 7. На берегу канала устроена площадка 8 для передвижной насосной станции 9, всасывающая труба 10 которой погружена в канал 4, а ее нагнетательная труба 11 выведена через вал 3 в сооружение-накопитель.

Предложенный способ осуществляют следующим образом:

До начала оросительного сезона воду из внутрихозяйственного канала 4 подают на заполнение сооружения-накопителя. Заполнение производят в несколько приемов. Вначале самотеком заполняют траншею 2. Для этого в колодце 7 открывают задвижку 6, и вода из канала 4 по трубопроводу 5 поступает в траншею 2. После заполнения ее до уровня воды в канале 4 задвижку 6 перекрывают, на площадке 8 устанавливают передвижную насосную станцию 9. Заборный трубопровод 10 этой станции помещают в канал 4, а напорный трубопровод 11 через вал 3 выводят в сооружение-накопитель и включают насосную станцию 9. При этом вода из канала 4 по трубопроводу 11 поступает в сооружение-накопитель, заполняя его объем до заданного уровня в пределах высоты вала 3. После заполнения сооружения-накопителя водой насосную станции 9 выключают и перемещают на другое место. В оросительный сезон при нехватке воды во внутрихозяйственном канале 4 производят его пополнение. Для этого открывают задвижку 6 на трубопроводе 5, и вода, благодаря превышению ее уровня в сооружении-накопителе над уровнем в канале 4, самотеком поступает в канал 4. Подачу воды в канал из сооружения-накопителя регулируют с помощью задвижки 6.

Рассмотрим пример осуществления предложенного способа с использованием сооружения-накопителя в условиях степных районов республики Калмыкия.

Орошаемый массив находится в степи, на левом берегу внутрихозяйственного канала 4. Участок на правом берегу канала не орошается. Почвы среднесуглинистые, рельеф спокойный, без выраженного уклона. Канал 4 глубиной 1,5 м на данном участке выполнен в выемке. Сооружение-накопитель построено на неорошаемом правом берегу на расстоянии 30 метров от канала 4 на площади два гектара размером 100×200 м. Траншею 2 трапецеидального сечения отрывали на глубину 1,5 м. Трапецеидальное сечение позволяет формировать у траншеи устойчивые к обрушению откосы и предотвратить ее заплывание при заполнении водой. Земляной вал 3 высотой 2,5 м и шириной 2 м по верху формировали из грунта, извлекаемого экскаватором из траншеи 2, с послойным уплотнением катком. Крутизну откосов вала выполняли в соответствии со СНиП для средних суглинков - 45°. Сооружение-накопитель соединяли с каналом 4 полимерным трубопроводом 5 диаметром 150 мм так, чтобы его концы располагались на глубине не менее 20 см от дна. Это расстояние предотвращает поступление ила в канал 4 из сооружения-накопителя с потоком воды. На расстоянии 10 м от канала 4 на трассе укладки трубопровода 5 устраивали колодец 7 из сборного железобетона. В этом колодце монтировали задвижку 6. Рядом с каналом 4 устраивали площадку 8 для размещения передвижной насосной станции 9. В качестве насосной станции использовали агрегат для полива по полосам ПТ 250, состоящий из шасси, на котором установлены дизельный двигатель и пропеллерный насос. Расход насоса составлял до 300 л/с (1000 м / час). Агрегат ПТ250 укомплектован быстроразборным трубопроводом для транспортировки воды от канала 4 к сооружению-накопителю.

Перед началом оросительного сезона воду из внутрихозяйственного канала 4 подавали для заполнение сооружения-накопителя. В начале заполняли самотеком траншею 2. Для этого в колодце 7 открывали задвижку 6, и вода из канала 4 по трубопроводу 5 поступила в траншею 2. После заполнения ее до уровня воды в канале 4 задвижку 6 перекрывали, на площадке 8 устанавливали передвижную насосную станцию 9. Заборный трубопровод 10 этой станции опускали в канал 4, а трубопровод 11 прокладывали через вал 3 до сооружения-накопителя. Затем включали насосную станцию 9. При этом вода из канала 4 по трубопроводу 11 поступала в сооружение-накопитель, заполняя его до отметки 2,3 м вала 3. Двадцать сантиметров верхней отметки высоты вала 3 оставляли для компенсации возможных отклонений его высоты от проектной и предотвращения его размыва. Объем воды в сооружении-накопителе сложился из объема грунта, извлеченного из траншеи 2 при формировании вала 3-3750 м и объема воды, закаченной на площадку 1 (100×200 м), огороженную валом 3, насосной станцией 9, что составило более 40000 м воды. Продолжительность заполнения сооружения-накопителя при двухсменной работе насосной станции 9 составила 5 дней. После заполнения водой сооружения-накопителя насосную станции 9 выключали, трубопроводы 10 и 11 разбирали и насосную станцию увозили на другое место. В оросительный сезон при проведении поливов и недостатке воды в канале 4 производили пополнение его водой из сооружения-накопителя. Для этого открывали в колодце 7 задвижку 6 на трубопроводе 5, и вода, благодаря превышению ее уровня в сооружении-накопителе над уровнем в канале 4, поступала самотеком в канал 4. Подачу воды регулировали с помощью задвижки 6. После полного опорожнения сооружения-накопителя от воды производили очистку дна траншеи 2 от отложений ила, подготовив сооружение-накопитель для заполнения к следующему оросительному сезону.

Таким образом, применение предложенного способа накопления воды позволяет весной при избытке стока заполнять сооружение-накопитель водой и использовать эту воду летом для устранения ее дефицита во внутрихозяйственном канале, а конструкция сооружения-накопителя обеспечивает экономию эксплуатационных затрат за счет сочетания при заполнении сооружения-накопителя самотечной подачи воды с закачкой и самотечной подачей воды из нее в канал, а также за счет ограничения объема земляных работ при строительстве сооружения-накопителя выемкой грунта в количестве, необходимом для формирования вала.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает забор воды насосом из внутрихозяйственного канала в сооружение-накопитель, выполненное в виде безуклонной площадки, размещенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке, и соединенной с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой. Воду из внутрихозяйственного канала в сооружение-накопитель до начала оросительного сезона подают по трубопроводу при открытой задвижке самотеком, заполняя траншею, а после ее заполнения до уровня воды во внутрихозяйственном канале задвижку закрывают и подачу воды производят передвижной насосной станцией, заполняя сооружение-накопитель до необходимого уровня, ограниченного высотой вала, после чего подачу воды прекращают, а во время оросительного сезона восполняют нехватку воды во внутрихозяйственном канале самотечной подачей из сооружения-накопителя, открыв задвижку на трубопроводе. Сооружение-накопитель состоит из безуклонной площадки, расположенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей трапециевидного сечения с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке. Траншея имеет глубину, равную глубине внутрихозяйственного канала, и ширину, определяемую количеством грунта, необходимого для отсыпки земляного вала высотой не менее двух метров. Траншея соединена с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой, а на берегу внутрихозяйственного канала оборудована площадка для передвижной насосной станции. Применение предложенного способа позволяет весной при избытке стока заполнять сооружение-накопитель водой и использовать эту воду летом для устранения ее дефицита во внутрихозяйственном канале, а конструкция сооружения-накопителя обеспечивает экономию эксплуатационных затрат за счет сочетания при заполнении сооружения-накопителя самотечной подачи воды с закачкой и самотечной подачей воды обратно в канал, а также за счет ограничения объема земляных работ при строительстве сооружения-накопителя выемкой грунта в количестве, необходимом для формирования вала. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ накопления запасов воды, включающий забор воды насосом из водоисточника и закачку ее в сооружение-накопитель, отличающийся тем, что в качестве водоисточника используют внутрихозяйственный канал, а сооружение-накопитель выполняют в виде безуклонной площадки, размещенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке, и соединенной с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой, при этом воду из внутрихозяйственного канала в сооружение-накопитель до начала оросительного сезона подают по трубопроводу при открытой задвижке самотеком, заполняя траншею, а после ее заполнения до уровня воды во внутрихозяйственном канале задвижку закрывают и подачу воды производят передвижной насосной станцией, заполняя сооружение-накопитель до уровня высоты вала, после чего подачу воды прекращают, а во время оросительного сезона восполняют нехватку воды во внутрихозяйственном канале самотечной подачей из сооружения-накопителя, открыв задвижку на трубопроводе.

2. Сооружение-накопитель для осуществления способа по п. 1, состоящее из безуклонной площадки, расположенной вблизи внутрихозяйственного канала и окруженной по периметру траншеей трапециевидного сечения с земляным валом, сформированным вдоль наружного края траншеи из грунта, извлеченного при ее откопке, причем траншея имеет глубину, равную глубине внутрихозяйственного канала, и ширину, определяемую количеством грунта, необходимого для отсыпки земляного вала высотой не менее двух метров, при этом траншея соединена с внутрихозяйственным каналом трубопроводом с задвижкой, а на его берегу оборудована площадка для передвижной насосной станции.