Водоснабжение в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство является одной из ведущих отраслей народного хозяйства. В сельской местности проживает немногим меньше половины населения нашей страны. Рост благоустройства сельских поселков, а также развитие сельскохозяйственного производства в последние годы предопределили высокие темпы развития сельскохозяйственного водоснабжения. Вода в сельском хозяйстве расходуется в значительных количествах на хозяйственнопитьевые нужды населения, на животноводческих фермах, на предприятиях по первичной переработке сельскохозяйственной продукции, на приготовление жидких подкормок для пропашных культур, на охлаждение двигателей сельскохозяйственных машин и автомобилей, на полив растений в парниках и теплицах.

Для удовлетворения перечисленных потребностей в воде используются системы сельскохозяйственного водоснабжения, а для полива всевозможных сельскохозяйственных культур в открытом грунте — оросительные системы. При проектировании систем сельскохозяйственного водоснабжение следует пользоваться строительными нормами и правилами, а также соответствующими ведомственными указаниями и рекомендациями, по выбору насосов и насосных станций.

Системы сельскохозяйственного водоснабжения по их назначению можно подразделить на следующие группы:
1) системы водоснабжения поселков совхозов и колхозов, а также ремонтно-технических станции;
2) системы водоснабжения животноводческих промышленных комплексов и отдельно стоящих ферм;
3) системы пастбищного водоснабжения;
4) системы полевого водоснабжения.
Каждая из перечисленных групп имеет свои специфические особенности в части организации водоснабжения, подбора насосов и его схемы.

Системы водоснабжения сельских поселков

Эти насосные системы подают воду на нужды населения, животноводства, парка сельскохозяйственных машин и автомобилей, ремонтных мастерских, предприятий по первичной переработке сельскохозяйственных продуктов (маслозаводы и др.), для полива растений в теплицах и парниках и для пожаротушения. В качестве источников водоснабжения сельских населенных мест в первую очередь стремятся использовать подземные воды и только в тех случаях, когда качество их оказывается неудовлетворительным или дебит подземных источников мал, используются воды поверхностных источников.

При наличии хорошо защищенных с поверхности подземных вод, качество которых отвечает требованиям ГОСТ 2874—73 «Вода питьевая», система водоснабжения сельского поселка будет состоять из водозаборного сооружения в виде двух или нескольких трубчатых колодцев, оборудованных погружными насосами (к примеру: типа ЭЦВ), из регулирующих резервуаров насосной станции второго подъема и разводящей сети. На насосной станции второго подъема устанавливают хозяйственные насосы с производительностью, позволяющей подавать и пиковые, и минимальные расходы воды, а также пожарный насос, параметры которого обеспечивают тушение пожара непосредственно из пожарных гидрантов (без пожарной машины).

В здания административного и культурно-бытового назначения, в больницы, детские сады, ясли и многоэтажные жилые здания, а также в помещения ремонтно-механических мастерских и животноводческих ферм устраиваются водопроводные вводы.

Население, проживающее в одноэтажных жилых зданиях, получает воду, как правило, из водозаборных колонок. В тех случаях, когда качество подземных вод не отвечает требованиям ГОСТ к питьевой воде, система водоснабжения дополняется устройствами для обработки воды. Такая система водоснабжения обесечивает сельское население доброкачественной и сравнительно дешевой водой.

При использовании для целей водоснабжения поверхностного источника (реки, озера) система водоснабжения меняется в отношении типа водоприемного сооружения, а также сооружений для очистки и обеззараживания воды.
Система водоснабжения центральной усадьбы совхоза с использованием поверхностного источника показана на рис. 1.

В системах сельскохозяйственного водоснабжения широкое применение нашли безреагентные способы осветления воды на медленных фильтрах. В ряде сельскохозяйственных районов нашей страны подземные воды сильно минерализованы, а поверхностные источники не обеспечивают необходимого количества воды в засушливые периоды. В таких слуях для водоснабжения совхозов и ферм воду забирают из многоводных надежных источников, иногда значительно удаленных от водопотребителей.

Поскольку подвод воды на большое расстояние обходится дорого, целесообразно устраивать общую систему водоснабжения для группы хозяйств. Нередки случаи, когда для водоснабжения совхозов и колхозов вода забирается из каналов обводнительно-оросительных систем. В районах с дефицитом пресных вод для водоснабжения сельских поселков используют и минерализованные воды подземных и поверхностных источников. При этом минерализованная вода опресняется до необходимых пределов для хозяйственнопитьевых нужд и для других целей.

Учитывая, что опреснение воды существующими способами обходится дорого, рекомендуется устраивать дуплексные системы водоснабжения, т. е. системы, подающие и пресную, и минерализованную воду.

Водоснабжение животноводческих комплексов и ферм

Системы водоснабжения животноводческих ферм и комплексов обеспечивают подачу воды в необходимом количестве и соответствующего качества всем потребителям, а также на противопожарные нужды. Расчетные размеры водопотребления определяются в соответствии с нормами. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение в животноводеском комплексе или на ферме в зависимости от их размера колеблется от 5 до 20 л/с при продолжительности тушения пожара 3 ч.

Расходы воды в животноводческих комплексах достигают следующих величин (в м3/сутки):
комплекс по производству молока (1200 голов) — 380
комплекс по производству говядины (10 тыс. голов) — 600
комплекс по производству свинины (108 тыс. голов) — 3000

Основы сельскохозяйственного водоснабжения

Наиболее распространенная схема механизированного водоснабжения животноводческих ферм состоит из следующих сооружений: водозабора с насосной станцией, разводящей сети и регулирующих сооружений (водонапорной башни и резервуара для хранения противопожарного запаса воды). В случаях, когда этого требует качество воды источника, схема водоснабжения дополняется сооружениями по очистке и обеззараживанию воды.

Описание наиболее распространенной схемы водоснабжения животноводческой фермы (на 400 молочных коров):
Из трубчатого колодца вода забирается погружным электронасосом (типа ЭЦВ или насос БЦП) и подается в водонапорную башню и разводящую сеть животноводческой фермы.
Практикой установлено, что емкость бака водонапорной башни должна быть равна 12—15% расчетного суточного расхода воды на ферме. Типовые водонапорные башни для животноводческих ферм имеют баки емкостью 25 м3.
Камеры насосных станций на трубчатых колодцах, водонапорные и регулирующие сооружения, а также смотровые колодцы на водопроводной сети выполняют из сборных железобетонных конструкций. Водопроводную сеть выполняют из асбестоцементных или полиэтиленовых труб, а вводы в скотные дворы и другие помещения на ферме — из чугунных труб.

В промышленных животноводческих комплексах применяются безбашенные системы водоснабжения высокого давления. Для водоснабжения ферм с расходом воды до 40 м3/сутки часто исользуются близко расположенные к поверхности земли подземные воды, забираемые шахтными колодцами. В этих случаях для подъема воды применяются автоматические насосные установки.

Пример: схема насосной установки для пневматической системы водоснабжения с забором воды из шахтного колодца, оборудованного пневматической автоматической установкой ВУ-5-30. Производительность установки 5 м3/ч, напор 30 м.
Принцип действия установки ВУ-5-30 заключается в следующем:
При разборе воды на ферме давление в сети падает. Когда давление в сети упадет до нижнего предела, на который отрегулировано реле давления, насос включается и работает до того момента, пока давление воздуха в воздушно-водяном котле не достигнет верхнего предела, на который также отрегулировано реле давления. Воздушно-водяной котел имеет небольшой регулирующий объем воды. Таким образом, при малом расходе воды на ферме установка будет включаться редко, но в часы, когда расход воды равен производительности насоса, установка будет работать непрерывно до тех пор, пока расход на ферме не уменьшится. При этом насос поднимает давление в воздушно-водяном котле до верхнего предела и реле давления выключает электродвигатель насоса.
По такому же принципу работает установка с погружным насосом (ВУ-7-65). Эта установка предназначена для подъема воды из трубчатых колодцев диаметром 150 мм с динамическим уровнем воды, находящимся на глубине до 40 м. Производительность установки 7,5 м3/ч, напор до 65 м.
В настоящее время широкое использование получили насосы типа ЭЦВ с обратным клапаном.

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.