Диссертация (Диагностика технического состояния и оценка остаточного ресурса работоспособности водопроводящих сооружений оросительных систем), страница 4

Количество и качество потребляемой воды в значительной мере определяет характер и уровень производствапродовольствия, продовольственной независимости и безопасности России. Однако недостаточность водных ресурсов в стране, как и на планете в целом, актуализируется с каждым годом, что повышает внимание к вопросам рациональногоприродопользования [325].Снижение антропогенной нагрузки на водные объекты и рациональное водопользование на орошаемых землях сельскохозяйственного использования вомногом определяет эффективная эксплуатация водопроводящих сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса [324].Конец XX в. отмечен крайне серьёзной проблемой для многих объектовмелиорации, связанной с окончанием нормативных сроков эксплуатации. Появляются многочисленные объекты, требующие безотлагательных мер по определению технического состояния и оценки возможности продолжения их эксплуатации сверх назначенного срока, решение которых базируется на данных об экологической безопасности мелиорируемых агроландшафтов и допустимой антропогенной нагрузки на водные объекты.Российская Федерация (РФ) является одной из стран мира, обладающейзначительными запасами пресных вод, суммарный объём которых составляетоколо 60 тыс.

км3. Доступными для использования населением и объектами хо-18зяйственного комплекса страны выступают постоянно пополняемые природойводные ресурсы рек, а также подземные воды водоносных горизонтов. По объёмуречного стока, составляющему 4275 км3 в год, РФ находится на передовых позициях в мире, но вода как жизненно необходимый ресурс, распределена по территории РФ очень неравномерно. Более 71 % объёма речного стока обладают регионы Сибири и Дальнего Востока. В регионах же европейской части РФ, в которыхпроживает до 80 % населения и находится значительная часть производственногопотенциала, сосредоточена лишь 8 % речного стока [253].В современных условиях, по данным государственной статистической отчётности, общий объём забора воды из естественных водных источников достигает около 85 км3 за год, 67 км3 из которых представлено пресными поверхностными водами, 6 км3 морскими водами и около 12 км3 подземными водами.

При этомежегоднопутёмиспользованияипримененияоборотногоиповтор-но−последовательного водоснабжения экономится до 133 км3 чистой, пригоднойк употреблению воды. Каждый год после использования в естественные природные водные объекты возвращается 55 км3 использованной воды, в том числе, 20км3 загрязнённой (не прошедшей очистку и недостаточно очищенной). Существенные объёмы воды извлекаются из бассейнов рек: Волга − 26 км3 (в том числе,Ока − 6 км3, Кама − 6 км3), Кубань − 10 км3, Обь − 10 км3 (в том числе Иртыш –3,4 км3), Дон − 7 км3, Терек − 6 км3 [112].

Следует отметить, что главными потребителями воды являются промышленность − 40 км3, в том числе, энергетика − 31км3, жилищно-коммунальное хозяйство − 14 км3, сельское хозяйство – 13 км3, изних на орошение направляется 9 км3.Субъекты юга РФ, Южный (ЮФО) и Северо – Кавказский (СКФО) федеральные округа, являются крупнейшими потребителями воды, из поверхностныхвод в год забирается более 25,20 км3.

Например, водозабор в Приволжском федеральном округе (ПФО), занимающем второе место по забору поверхностных вод,составляет 9 км3 в год. Потребление воды на нужды сельского хозяйства, в целомпо стране, в 2016 г. составило 24,60 км3, из них на орошение – 10,20 км3, возвращено обратно – 7,80 км3.19В таблице 1.1 приведены данные забора воды из крупнейших рек ЮФО иСКФО (для примера, р. Кубань имеет сток в год всего 13,1 км3).Таблица 1.1 – Забор воды из крупных рек ЮФО и СКФО в 2015 г.РекаЗабор воды, км3на орошениеВсегоДон1,165,76Кубань2,264,01Терек2,023,41Проблема дефицита водных ресурсов значительно влияет на урожайностьсельскохозяйственных культур, что особенно характерно для крупного регионасельхозпроизводства − ЮФО и СКФО. Коэффициент использования воды в отдельные месяцы года (например, р. Кубань) приближается к единице.По наличию пашни как главного средства производства сельскохозяйственной продукции РФ (121,6 млн га) после США (179 млн га) Индии (171 млн га)и Китая (135 млн га) занимает четвёртое место в мире.

В расчёте на каждого россиянина приходится около 0,83 га пашни при среднемировом показателе 0,23 га.Однако по уровню интенсивности использования пашни, который характеризуется удельным и валовым объёмами получаемой продукции, РФ не входит в группулидирующих стран. Среднегодовой объём производства зерна за последние годыувеличился с 63 млн т (2015 г.) до 75 млн т (2016 г.). Урожайность зерновых культур в РФ в 2016 г. в расчёте на душу населения составила 340 − 550 кг, что меньше 600 кг, установленных в качестве основного показателя оценки решения проблемы продовольственной безопасности.Для сельскохозяйственного производства РФ характерна изменчивостьприродно-климатических условий, определяющая развитие мелиорируемого земледелия, которое занимает 7,52 % (9,15 млн га) площади пахотных угодий (121,6млн га).

На мелиорируемых землях выращивается весь рис (263,4 тыс га), не менее 65 % овощей (186,3 тыс га), более 20 % грубых и сочных кормов (164,8 тыс20га) и другая продукция. Вместе с тем возможности мелиорируемого клина используются далеко не полностью. Из 4,78 млн орошаемых земель, площадь земель сельскохозяйственного использования составляет 2,42 млн га (51 %), т. е.чуть больше половины, что не в последнюю очередь обусловлено неудовлетворительным техническим состоянием сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса. Системы орошения на площади 1,05 млн.

га требуют реконструкции, перевооружения и других планово-предупредительных мероприятий технической эксплуатации [5].Мировая практика показывает, что основные пути устойчивого решенияпродовольственной проблемы сводятся, прежде всего, к рациональному экономически обоснованному использованию сельскохозяйственных земель, направленному на ограничение площади пашни в структуре естественных сельскохозяйственных угодий (прежде всего кормовых) и широкому развитию мелиорации. Внашей стране, напротив, за последнее время площадь орошаемых земель в южнойзасушливой зоне сократилась с 3,9 млн га до 2,2 млн га [83].

Мелиоративное состояние орошаемых и осушаемых земель ухудшается: площадь земель с хорошимпочвенно-мелиоративным состоянием на орошаемых землях уменьшилась с 4,09до 2,69 млн га или на 34 %, на осушаемых − с 2,46 до 0,93 млн га (на 63 %).Площадь земель с неудовлетворительным состоянием оросительной сети всвязи с её моральным и физическим старением за период 1990 − 2004 гг. увеличились с 1,28 до 2,12 млн га и составляет 47 % общей площади орошения, неиспользуемых осушённых земель − с 0,15 до 0,55 млн га и достигли 9 % их наличия.Строительство новых гидромелиоративных систем практически прекратилось, реконструкция их выполняется не более чем на 5 − 10 % от требуемого объёма.

Принедостаточной насыщенности орошаемых земель лесными полосами новых посадок не производится.В общей структуре объектов орошения заметна большая доля принадлежитводопроводящим сооружениям (магистральные, межхозяйственные и внутрихозяйственные каналы, лотки, гидротехнические туннели, дюкеры, акведуки, ливне-21отводящие сооружения и пр.), надлежащее состояние которых определяет эффективность функционирования оросительных систем в целом.По данным «Мелиоративного кадастра», в РФ эксплуатируются более 50тыс. км водопроводящих сооружений, построенных в 50 – 70 годы прошлого века.По результатам визуальной инвентаризации, выполненной подведомственнымиорганизациями Департаментом мелиорации Минсельхоза России в 2014 г., около1/3 водопроводящих сооружений требуют восстановления, так как проектныйсрок их эксплуатации составлял − 30 лет и большинство сооружений уже выработали свой ресурс.

Дальнейшее увеличение их возраста приводит к снижению надёжности и безопасности.Общее количество водопроводящих сооружений на мелиорируемых землях достигает 60 тыс. единиц. Количество водопроводящих сооружений на югеРФ, где сосредоточена основная часть мелиоративного водохозяйственного комплекса, – 14339 единиц, из них в ЮФО – 7158 единиц, СКФО – 7181 единиц. Вобщей структуре объектов орошения заметна большая доля водопроводящих сооружений (лотков, каналов, дюкеров, акведуков и пр.), надлежащее состояние которых определяет эффективность функционирования оросительных систем в целом.

Общая протяжённость каналов оросительных систем юга РФ всего – 31265,3км и трубопроводов – 3618,1 км. Распределение водопроводящих сооружений попропускной способности представлено на рисунке 1.1.Рисунок 1.1 – Протяжённость каналов и трубопроводов на Юге РФ, км22Исследованием проблем мелиорации, рационального использования и охраны водных ресурсов ЮФО и СКФО, а также созданием оптимальных конструкций водопроводящих сооружений занимались многие учёные, среди которых:И.П. Айдаров, Н.А. Анискин, Б.М. Бахтин, Д.С. Бегляров, В.В. Беликов, В.А. Волосухин, А.И.

Голованов, Д.П. Гостищев, М.С. Григоров, А.Д. Гумбаров, В.Я.Жарницкий, Г.А. Сенчуков, Ю.А. Свистунов, Б.М. Кизяев, Д.В. Козлов, А.В. Колганов, Ю.М. Косиченко, И.П. Кружилин, С.Е. Лисичкин, Ю.П. Поляков, В.И.Ольгаренко, Г.В. Ольгаренко, В.М. Федоров, Б.А. Шумаков, Б.Б. Шумаков, В.Н.Щедрин и др. [2, 7, 8, 61, 62, 63, 64, 65, 73, 74, 75, 79, 80, 81, 82, 89, 90, 91, 92, 93,108, 109, 113, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 157, 165, 166, 167, 168, 169, 171,177, 178, 183, 184, 185, 186, 195, 209, 211, 243, 297, 298, 299, 300, 301, 302, 315,320, 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333, 334, 335, 336,337, 338, 339, 340, 342, 344, 345, 346, 347, 348, 349, 350, 350].Объём потребления воды на орошение, прежде всего, обусловлено климатическими условиями ЮФО и СКФО, но не надо забывать, что более 70 % всехводопроводящих каналов находятся в земляном русле, что значительно увеличивает потери воды.