ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Урожайность сельскохозяйственных культур в орошаемой зоне в 6-8 раз больше, чем в неорошаемой. Оросительная вода является основным фактором в орошаемом земледелии. Поэтому возник вопрос исследования эффективности водозаборных скважин, как элемента объекта в комплексе водных источников.

Разработаны рекомендации по использованию вод с различной минерализацией для конкретного региона с учетом почвенно-мелиоративных условий.

Территория Средней Азии и Южного Казахстана входит в аридную зону, где вопрос орошения земель является важнейшей проблемой в сельском хозяйстве. В этом регионе основными водными источниками являются реки Амударья и Сырдарья. В отдельные годы их сток составлял 50-60% от среднего. От дефицита оросительной воды периодически наблюдается большой ущерб. В целях водообеспеченности региона на территории Средней Азии и Южного Казахстана введены в эксплуатацию несколько тысяч водозаборных скважин. Они сконструированы в основном из стальных труб и фильтровых каркасов и находятся в эксплуатации уже 30-40 лет. Эффективность мелиоративной скважины (обслуживающей 30-100 га) зависит в основном от производительности, а производительность - от геолого-гидрогеологических и конструктивных особенностей скважины.

На территории от Ферганской долины республики Узбекистан до г. Казалинска республики Казахстан эксплуатируются около 4,5 тысяч мелиоративных скважин. На основе натурных исследований проверены следующие их показатели:

-изменение дебита и удельного дебита;

-изменение фактической глубины;

-химический состав воды;

-извлечение продуктов кольматажа и анализ его химического состава;

-извлечение каркаса фильтра и фотографирование.

Результаты исследований и обработки полученных данных показали, что мелиоративные водозаборные скважины со временем снижают свои первоначальные дебиты. В момент замера они работали с дебитом около 40% от первоначального по воде. За 5-20 лет эксплуатации дебиты снизились в 2-10 раз. Причиной, как и в других регионах, является физико-химический кольматаж в водоприемной зоне. Химический анализ вод, откачиваемых скважинами, показал следующие закономерности:

-в верхней зоне бассейна (Ферганская долина) подземные воды имеют минерализацию 0,25…3 г/л, где преобладающими ионами являютсяso₄и НСО ₃ (в среднем по 35-40% плотинного остатка);

-в средней зоне (Голодная степь до г. Кзилорда - ниже Каракумского водохранилища) минерализация подземных вод повышается и составляет в среднем 1,5…8 г/л (исключая отдельные зоны); здесь преобладающими ионами являютсяcl(15-25 %,т.е. в 5-8 раз меньше чем в верхней зоне) иso₄,рН воды - 5…7;

-в нижней зоне (ниже города Кзилорда) минерализация подземных вод - 30 г/л; здесь также преобладают ионы сульфата и хлора (по 17-45 %), наблюдается растворенный кислород и ионы железаfe ²⁺ , fe ³⁺,которые являются основанием для реставрации нерастворимых в воде солей и коррозии металлов.

Во всех случаях происходит блокировка солями перфорации фильтрового каркаса скважин. Это приводит к снижению дебитов и удельных дебитов скважин, что ведет к ухудшению мелиоративного состояния земель и соответственно снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Изменение дебитов скважин определяется по фактическим данным и оценивается коэффициентом старения ( b). Этот коэффициент определяется по зависимости Н. Бессонова:

q _t=q ₀Чe ^-bt, где

q _t-удельный дебит скважины в момент замера, л/с.м;

q ₀-первоначальный удельный дебит, л/с.м;

t -продолжительность эксплуатации (междузамерный период), лет.

Результаты обработки данных, полученных на основе натурных замеров, показали также, что коэффициент старения скважин для данных условий составляет 0,031…0,077 в не пескующих и 0,117…0,224 в пескующих скважинах. В не пескующих скважинах происходит механическое заиление ствола, и соответственно уменьшение водоприемной зоны.

Для определения химического состава твердых осадков взяты пробы из каркаса фильтра и образцы опытных пластинок, установленных на различной глубине скважин. В результате анализа выяснилось, что в составе твердых отложений соединения железа составляют 60-70%, а также присутствуют соединенияsio, СаО, МnО и другие. Их прочность составила 0,5…7 кг/см ². Заметного изменения состава твердых осадков по глубине в отдельной скважине не наблюдалось, поэтому для диагностики по осадкам достаточно взять пробы из верхней части скважины.

Результаты исследований показали, что степень снижения дебитов связана с минерализацией вод, откачиваемых из скважин. В связи с этим, определена закономерность между коэффициентом старения ( b) и минерализацией воды, выраженная уравнением:

b=0,033 + 0,031Чm+0,0062Чm²,

гдеm-общая минерализация воды, г/л.

Это уравнение показывает, что с повышением минерализации воды процесс снижения дебитов скважин происходит интенсивнее.

Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на мелиорируемой площади, где расположены водозаборные мелиоративные скважины, необходимо периодически производить ремонт, направленный на очистку ствола от заиления и удаление твердых осадков из каркасов фильтра. Это позволит увеличить срок эксплуатации скважин в 2 раза.