Лекция №12. Сельско-хозяйственные системы водоснабжения

При проектировании систем сельско-хозяйственного водоснабжения следует пользоваться СНиПами. По назначению системы водоснабжения делятся:

1.Система водоснабжения поселковая, сельская, ремонтно-технических станций

2.Системы водоснабжения водопроводных пунктов на пастбищах

3.Системы водоснабжения отдельно стоящих животноводческих ферм и промкомплексов

4.Системы водоснабжения полевых станов

1. Системы сельскохозяйственного водоснабжения.

1. Водоснабжение центральных усадеб.

Эти системы должны обеспечивать водой хозяйственно-питьевые нужды населения, животноводства, ремонтных мастерских, электростанций, промышленных предприятий (маслозаводы, молокозаводы и т.д.) и противопожарные нужды. Водопотребление для типовых центральных усадеб составляет 1000-1500 м 3 /сутки.

В качестве источника водоснабжения рекомендуют использовать подземные воды в противном случае (если их нет, или недолжного качества, или недостаточный дебит) использовать поверхностные источники. При использовании подземных вод применяют схему подачи воды из скважины насосом в разводящую сеть, водонапорную башню. В здания жилого назначения (многоэтажные) административно-общественные, больницах и т.п. вода подается по водопроводным вводам от сети­­­. В одноэтажных зданиях население получает через водоразборные колонки. При наличии поверхностного источника схема меняется, т.к. входят сооружения для водоочистки. Схема подобная той, что мы рассматривали для населенных мест.

В системах чаще используют безреагентные способы на медленных фильтрах поверхностные источники могут быть не обеспечивать расчетный расход, а подземные источники могут быть сильно минерализованы. В таких случаях используют более многоводные источники, расположенные на значительном расстоянии от поселка, т.к. подвод воды дороговат, то несколько поселков, сел объединяют, проектируя групповую систему водоснабжения(рис.1).

Рис. Групповая система водоснабжения

Согласно этой схемепроектируется единая система, транспортирующая воду потребителям по единому водоводу. Пример: в целинном крае групповой водопровод объединяет около 300-400 населенных пунктов. Производительность фильтровальной станции 12000 м 3 /сут, протяженность водопроводов 3500 км.

Нормы водопотребления назначают в зависимости от степени благоустройства застройки села согласно СНиП 2.01.02-2001 «Водоснабжение. Водопроводные сети и сооружения». Следует учитывать разницу уровней коммунального обслуживания, поэтому принимают нижние предельные нормы. Режим водопотребления характеризуется графиком водопотребления.

Расходы воды для производственной зоны поселка определяют в соответствии с требованиями предприятия. Большое количество воды потребляется животноводством.

Допускается увеличение нормы водопотребления не более, чем на 25% в жарких и сухих районах.

2. Водоснабжение животноводческих комплексов.

Система водоснабжения должна обеспечивать подачу воды на производственные нужды и пожаротушение. Коэффициент часовой неравномерности = 2-2,5. Эти коэффициенты следует учитывать при проектировании систем. Норма водопотребления учитывает расход воды, необходимый для содержания одного животного на ферме.

Расход на наружное пожаротушение принимают от 5 до 20 л/с при продолжительности тушения пожара 3 ч. Подаваемая вода должна быть определенной температуры, т.к. вода должна утолять жажду животного и освежать его, t=5-10 0 С.

Система водоснабжения состоит из следующих сооружений: водозабор с насосной станцией, сеть водопровода, регулирующие сооружения (водонапорная башня, резервуары) для хранения противопожарного запаса воды. Если необходима качественная вода, то схема дополняется сооружениями для очистки и обеззараживания воды. При использовании подземных источников схема упрощается.

Емкость водонапорной башни определяется равной 12-15% от расчетного суточного расхода воды на ферме. Существуют типовые водонапорные башни с емкостью бака 12 и 25 м 3 .

3. Пастбищное водоснабжение.

Система осуществляет подачу воды с помощью водопойных пунктов. Режим водопотребления имеет свои особенности: в жаркое время животные потребляют значительно больше, чем в зимнее время, что следует учитывать при проектировании. Для скота допускается подача питьевого качества вода, для людей – норма водопотребления составляет 30-40 л/с качественной воды, из этого количества на питье и пищу требуется 10-15%, что составляет в день 4-6 л воды.

Схема водоснабжения состоит:

1. Водозабора с водоподъемной установкой

2. Регулирующей емкости

3. Водопойная площадка с корытами

При необходимости может быть дополнено соответствующими сооружениями для получения качественной воды.

При подземных или грунтовых водах устанавливают шахтный колодец с насосной установкой (питание от передвижной электростанции), регулирующий резервуар, из которого вода подается в водопойные корыта.

Возможен подвод воды в автоцистернах расстояние не должно превышать 20 км. Затраты на подачу воды должны быть минимальны.

4. Полевое водоснабжение.

Система полевого водоснабжения носит сезонный характер. В период полевых работ должна быть обеспечена подача воды питьевого качества для работающих в поле, для двигателей машин, тракторов, комбайнов. Для последних вода должна иметь жесткость не более 7 мг.экв/л из расчета 1 л/сутки на 1 л.с. по мощности. Расход воды составляет 10-15 м 3 /сут., в том числе 2-3 м 3 /сут. питьевая вода.

Схема системы зависит от выбранного источника водоснабжения.

При заборе подземных вод (жесткость воды не более 7 мг.экв/л) шахтный колодец с насосной установкой, регулирующая емкость и водоразборный кран.

Для поверхностных источников добавляется установки для улучшения качества воды. Передвижные установки по обеззараживанию, умягчению, их крепят на автоприцепах и могут обслуживать несколько полевых станов. Также возможна подвозка воды автоцистернами на несколько полевых станов.

Системы сельскохозяйственного водоснабжения

Система сельскохозяйственного водоснабжения представляет из себя достаточно сложный инженерный комплекс, состоящий из наземного или подземного (буровая скважина) источника воды, водоприемных, водоподъемных, очистных, регулирующих сооружений, наружных магистральных водопроводов и распределительных сетей, систем автоматизации водоснабжения и энергосбережения.

В зависимости от назначения, местных условий и требований, предъявляемых к водопроводу, некоторые из перечисленных сооружений в системе могут отсутствовать.

Существующие системы водоснабжения классифицируют следующим образом:

• по территориальным признакам — локальные и групповые;
• по назначению — сельскохозяйственные, коммунальные;
• по способу передачи воды — самотечные, с принудительной перекачкой;
• по виду используемых источников – подземные водозаборы (скважины), речные, озерные и смешанного типа;
• по способам использования воды – прямоточные, оборотные и с повторным ее использованием.

Системы сельскохозяйственного водоснабжения в зависимости от их назначения могут быть предназначены для водоснабжения поселков, районных центров, животноводческих комплексов, отдельных ферм, для пастбищного водоснабжения и полевого водоснабжения.

Системы водоснабжения поселков и фермерских хозяйств.

Такие системы водоснабжения осуществляют подачу воды на нужды населения, животноводства, механизированных комплексов, цехов по первичной переработке сельскохозяйственных продуктов, для полива растений в теплицах и парниках, а также для систем пожаротушения.

В последнее время в качестве источников водоснабжения в первую очередь стремятся использовать подземные воды из буровых скважин, и только там, где нет качественной воды или дебит подземных вод мал, используют воду из поверхностных источников – рек, озер, каналов.

При наличии подземных вод, отвечающих требованиям ГОСТ 2874—82 «Вода питьевая», система водоснабжения будет состоять из водозаборного сооружения в виде одной-двух или нескольких скважин, оборудованных насосами, регулирующих резервуаров, насосной станции второго подъема и разводящей сети. На насосной станции второго подъема устанавливают хозяйственные насосы с подачей, обеспечивающей пиковые и минимальные расходы воды, а также пожарный насос, подача которого обеспечивает тушение пожара непосредственно из пожарных гидрантов (без пожарной машины).

В административных или культурно-бытовых зданиях, больницах, детских садах, яслях и многоэтажных жилых зданиях, а также в помещениях ремонтно-механических мастерских и помещениях животноводческой фермы устанавливают водопроводные вводы.

Население поселков получает воду из водоразборных колонок. Там, где подземные воды не удовлетворяют требованиям действующего ГОСТа на питьевую воду, схема водоснабжения дополняется очистными сооружениями.

При использовании для целей водоснабжения поверхностного источника в системе водоснабжения меняется тип водоприемного сооружения и добавляются сооружения очистки и обеззараживания воды. В районах с дефицитом пресных вод для водоснабжения жилых поселков рекомендуется применять дуплексные системы, одновременно подающие пресную и минерализованную воду.

При назначении расчетных расходов воды для поселка или фермерского хозяйства и колхоза следует использовать нормы хозяйственно-питьевого водопотребления и коэффициента неравномерности расхода воды.

Сельскохозяйственное водоснабжение

В народном хозяйстве основой отраслью является сельское хозяйство. В селах проживает почти 50% населения всей страны. Повышение благосостояния сел, развитие производства в сельском хозяйстве в последний период предполагает повышенные темпы, чтобы развивать сельскохозяйственное водоснабжение.

Вода потребляется в сельском хозяйстве в больших объемах на хозяйственные и пищевые нужды людей, на животноводческих фермах по первичной обработке продукции сельского хозяйства. Также вода нужна на приготовление подкормки в жидком виде для пропашных культур, на заливку в систему охлаждения моторов сельскохозяйственной техники, орошение растений в теплицах.

Виды сельского водоснабжения

Для обеспечения рассмотренных нужд в воде применяются специальные системы водоснабжения. Для орошения различных сельскохозяйственных растений в открытом грунте используют системы орошения. При разработке таких систем подачи воды необходимо использовать в работе требования правил и норм. Необходимо использовать ведомственные указания по подбору насосных установок и отдельных насосов.

Системы снабжения водой в сельском хозяйстве делятся на несколько групп по их назначению:

1. Для колхозов и поселков, а также для ремонтных мастерских.
2. Для животноводческих комплексов и автономных ферм.
3. Системы для снабжения водой сельских пастбищ.
4. Системы для водоснабжения полей.

Каждая группа обладает своими индивидуальными особенностями в плане организации снабжения водой, выбора насосных станций и их схемы подключения.

Подача воды в села

Такое водоснабжение подразумевает применение насосных станций, которые подают воду на различные нужны людей. Вода используется в животноводческих комплексах, для сельской техники, мастерских по ремонту, предприятий по переработке продуктов сельского хозяйства, а также в теплицах для полива, для пожарных целей.

Источником воды для снабжения сельских поселков чаще всего служат подземные водные слои. Если вода в них недостаточного качества, или объем воды недостаточный, то применяют источники, находящиеся на поверхности земли.

При наличии защищенных слоев воды, отвечающих требованиям всех нормативов, сельское водоснабжение оснащается оборудованием забора воды в виде нескольких колодцев, снабженных погружными насосами, а также регулирующих емкостей насосной системы и разводящей сети. Станция насосов оснащается хозяйственными насосами, имеющими мощность, позволяющую создавать максимальные и минимальные потребления воды.

Кроме этого, на станции устанавливают пожарный насос, характеристики которого гарантируют тушение пожара без специального оборудования, прямо из пожарных гидрантов. В здания различного назначения и типа, медицинские пункты, детские учреждения, и жилые дома, а также животноводческие комплексы, ремонтные мастерские оборудуются водопроводными сетями.

В одноэтажные здания вода поступает из водозаборных колонок. Когда качество воды из земли не соответствует нормативам к питьевой воде, ко всему установленному оборудованию добавляется устройство для дезинфекции и обработки воды. Подобные системы могут обеспечить людей, проживающих в селе, недорогой и качественной водой.

Особенности подачи воды

При применении для нужд снабжения водой источника на поверхности земли (озера, реки), система изменяется типом водоприемного оборудования, а также обеззараживающими и очищающими устройствами. На рисунке изображено водоснабжение центральной части колхоза с применением поверхностного водоема.

В сельских районах в водоснабжении популярными стали методы осветления воды без реагентов на основе медленных фильтров. В некоторых районах нашей страны, где проживает сельское население, подземные воды имеют большое содержание минералов, источники на поверхности земли не могут гарантировать необходимого объема воды во время засухи.

В таких ситуациях для обеспечения водой ферм и совхозов воду берут из больших надежных источников, которые могут находиться на большом расстоянии от потребителя. Так как забор воды на большом удалении стоит недешево, оптимальным вариантом является обустройство общей системы снабжения водой для нескольких хозяйств. Часто бывает, когда для села воду берут из каналов оросительных систем.

В местах, где нет пресной воды, для снабжения водой сел применяют сильно минерализованные подземные водные слои, а также источники, находящиеся на поверхности. В таких системах воду опресняют до нормального значения для хозяйственных и других надобностей. Опреснение воды обходится дорого, поэтому целесообразно создавать дуплексное водоснабжение. Это системы, совмещающие подачу минерализованной и пресной воды.

Водоснабжение животноводческих ферм

На современных фермах в сельском хозяйстве суточное потребление воды на технические цели и поение животных равно нескольким кубометрам. Если на ферме нет механизации, то требуется много финансовых средств и ручного труда. На доставку одного кубометра воды и раздача ее животным с помощью ручного труда расходуется до 6 человек в час. Если имеется механизация труда, то всего 0,04 человека в час.

Отсюда видно, что механизация дает возможность значительно уменьшить затраты труда и снизить стоимость всех работ, а также увеличить продуктивность при выращивании животных. Практика показывает, что рацион питания рогатого скота влияет на потребление им воды, и животные могут пить воду до 60 раз в сутки.

Расход воды животными в необходимом объеме в любое время не обеспечить без автоматической системы поения. Использование автоматических поилок увеличивает надой у молочных коров на 15%, привес повышается на 5% у КРС, и на 18% у свиней. Поэтому обеспечение животных водой без каких-либо ограничений с автоматическим включением воды животными является неотъемлемым процессом в развитии животноводства.

Способы снабжения водой ферм

Основным методом водоснабжения стал водопровод, являющийся совместной системой сооружений, совмещенных с механизированным оборудованием для подачи и распределения воды. В зависимости от местонахождения источника воды и его удаления от потребителей, водопроводы существуют двух видов:

1. Самотечные (вода поступает самотеком без насоса).
2. Напорные (вода закачивается с помощью насосной станции).

Широкое использование получил напорный вид водопровода. На рисунке изображены основные схемы забора воды:

• «а» — из открытого водоема с помощью насоса и нагнетателя;
• «б» — из колодцев;
• «в» — из бурового колодца;
• «г» — из колодца установкой, не имеющей башни.

При варианте подачи воды из реки, на берегу организовывают приемный колодец (3) на рисунке «а». он соединяется трубой (2) с источником с помощью трубы и фильтра. Вода по трубе поступает в колодец, далее по всасывающей трубе (4) идет в насосную станцию (5). Затем вода поступает по нагнетательной трубе (6) в бак (7), который закреплен на конструкции (8), поднятой для подачи воды самотеком по трубе (9).

Забор воды из подземных источников выполняется по схемам «б, в, г». Первая из них используется, когда источник имеет небольшой приток воды. При этом строят несколько мелких колодцев, которые с помощью труб соединяют между собой. Большую популярность на фермах получили последние две схемы с забором из глубоких колодцев.

Из рассмотренных схем можно увидеть, что в первых трех вариантах необходимы водонапорные башни. В последнем варианте вода подается насосом (12) из колодца, и далее нагнетается в закрытый бак. Затем под давлением воздуха вода поступает по трубопроводам к потребителям. Водопроводы без башни можно использовать для открытых источников, а также буровых и шахтных колодцев. Такая схема более простая для водоснабжения, и является универсальной по забору воды из разных видов источников.

Водоснабжение пастбищных угодий

Для обеспечения животных, находящихся на пастбище, водой применяют поверхностные и подземные источники. Особенностью водоснабжения пастбищ является то, что животные на пастбищах находятся по сезону. Поэтому между сезонами такие пункты подачи воды не работают, оборудование снимают и увозят на другие места, либо складируют на консервацию до наступления следующего сезона.

На пастбищах нет централизованных источников энергии ввиду того, что прокладка электрических сетей требует больших финансовых вложений, которые не оправдывают себя. Пункты водопоя на пастбищных угодьях работают от электрической энергии, получаемой от автономных генераторов малой мощности.

Базой для обеспечения поения животных в поле являются пункты водопоя, которые состоят из источников воды, фильтрующих сооружений, устройств опреснения и дезинфекции воды, запасных емкостей, площадок и корыт, в зависимости от организации водопоения и местных условий.

Водопойные пункты, способные подавать большой объем воды в единицу времени, можно использовать для орошения и полива растений, что дает возможность организовать на пастбищных угодьях запасы кормов.

Виды водопойных пунктов

Существует несколько видов пунктов поения, основные из которых следует рассмотреть подробнее:

• насосно-силовые установки на пунктах поения применяют по следующим схемам: стационарный подъемник воды с силовым механизмом для непрерывного обслуживания одного пункта поения. При этом источником энергии является солнце, ветер, или автономная электростанция с двигателем внутреннего сгорания;
• стационарный подъемник воды, который обслуживается мобильной электростанцией (на несколько пунктов поения используется одна электростанция, в зависимости от удаления до потребителя, и состояния дорожного покрытия). Такую схему чаще всего используют при закачке воды из производительных колодцев и скважин;
• мобильный подъемник воды с передвижным силовым механизмом (для более удобного перемещения по пастбищному угодью такой агрегат устанавливают на автомобиле или тракторе). Таким образом, одну установку можно использовать для обслуживания нескольких пунктов поения.

Когда на пастбищном угодье нет подсолнечника, то применяют водораздатчики и водовозы, оборудованные на автомобилях. Часто используют смешанные схемы снабжения водой животных на пастбищах. Например, от пунктов поения стационарного типа с большой возможностью подачи воды применяют автомобильный водовоз для доставки воды на мобильные пункты, снабженные автоматическими поилками. Практически установлено, что автомобильные водовозы выгодно применять на расстояниях не выше 25 километров.

Полевое сельскохозяйственное водоснабжение

Такие системы имеют свою особенность, которая заключается в сезонном характере использования. Полевые станы, которые называют бригадными, работают с весны до осени. В этот промежуток времени система снабжения полевого стана водой должна гарантировать работникам, работающим в поле, подачу воды пищевого качества. Также вода должна подаваться для техники: тракторов, автомобилей, комбайнов и другой техники, используемой в сельском хозяйстве.

На полевых станах, где обслуживаются пропашные культурные растения, следует предусматривать обеспечение водой для подкормки растений в жидком виде. В таких случаях ежесуточное потребление воды может доходить до 1200 кубометров. Потребление воды на полевом стане с колосовыми растениями, достигает 15 кубометров в сутки. Из этого объема около трех кубометров составляют питьевая вода.

Организация схемы снабжения водой полевого стана осуществляется в зависимости от наличия источника воды. Если есть подземные воды хорошего качества, то система водоснабжения будет включать в себя забор воды с водоподъемным устройством, регулирующим резервуаром, водоразборной колонкой для обеспечения водой работников и запорного крана для заливки воды в системы охлаждения моторов сельскохозяйственной техники.

При применении источников с некачественной водой, требующих ее умягчения, обеззараживания и очистки, в схему подачи воды включают устройство, повышающее качество воды. Чаще всего для такой задачи применяются мобильные установки по фильтрации и дезинфекции воды, устанавливаемые на автомобильных прицепах, и обслуживающие несколько полевых станов. При этом, как и для пастбищного снабжения водой, возможна доставка воды автомобильными цистернами, а также использование для закачки ветровых моторов.

Заключение

В результате рассмотренной информации по снабжению водой сельскохозяйственных объектов, можно сделать вывод, что существуют различные способы подачи воды в сельские районы проживания людей. Также вода подается на фермы, пастбищные угодья и другие объекты сельскохозяйственного назначения.

Управление мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения регулирует вопросы, касающиеся снабжения водой сельских районов и их угодий, а также орошения и мелиорации земли. Этот орган контролирует эксплуатацию государственных систем мелиорации и автономных гидротехнических сооружений, которые относятся к федеральной собственности, учитывает и проводит мониторинг земель, подлежащих мелиорации. Управлением проводится паспортизация систем мелиорации и гидротехнических сооружений.