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.
Особенности водоснабжения сельского хозяйства
В сельском хозяйстве вода используется на:
— хоз. питьевые нужды населения:
— для обслуживания с/х техники;
— поения скота и его содержания;
— первичной переработки с/х продукции (консервные заводы, забой скота);
— выращивание растений в закрытом грунте;
— полива приусадебных участков;
В с/х системы водоснабжения подразделяются на:
— водопроводы с/х поселков;
— водопроводы животноводческих комплексов;
Скважины Кольцевая водопроводная водонапорная
Рисунок 11. Схема водопровода поселка.
В качестве источников водоснабжения в первую очередь обращают внимание на подземные источники (скважины, шахтные колодцы). При использовании поверхностных источников применяются технологии не требующие сложного обслуживания (медленные фильтры или установки типа «Струя»).
В благоустроенных поселках устраиваются вводы в здания, в других случаях вода населением разбирается из водоразборных колонок.
В маловодных районах или с плохим качеством воды в источниках устраивают один водопровод для группы поселков (групповой водопровод). Но надежность таких водопроводов низкая, поэтому в каждом поселке имеются резервные емкости (водопровод II-группы надежности).
Водоснабжение животноводческих комплексов.Вода расходуется: поение скота, удаление навоза, приготовление кормов, охлаждение оборудования, хозяйственно-бытовые нужды рабочих, пожаротушение.
Нормы водопотребления для поения скота устанавливаются ведомствами в зависимости от технологии содержания скота и климатических условий. Ориентировочно нормы водопотребления можно принять по табл. 9.
| № п/п | Скот | Нормы потребления |
| 1 | Коровы мясные | 70 л/сут |
| 2 | Коровы молочные | 110 л/сут |
| 3 | Свиньи | 15 л/сут |
| 4 | Куры | 1 л/сут |
| 5 | Гуси и утки | 2 л/сут |
| 6 | Овцы и козы | 10 л/сут |
| 7 | Лошадь | 40 л/сут |
Что касается качества воды для скота, то она должна удовлетворять следующим требованиям (не более) табл. 10.
Качество воды для скота
Содержание ионов в мг/л
Качество воды для обслуживающего персонала должно удовлетворять требованиям питьевой воды.
В системах пастбищного водоснабжения устраиваются водопойные пункты из колодцев или скважин. Иногда воду привозят в автоцистернах. Один водопойный пункт рассчитан на 250 голов крупного рогатого скота или на 1000 голов мелкого рогатого скота.
Для скота допускается использование воды не питьевого качества. Для людей — только питьевого.
Водоснабжение водопойного пункта состоит в основном из следующих элементов:
— скважина с насосом;
— водопойная площадка с корытами.
В случае необходимости имеется опреснители воды. В качестве источника энергии используют передвижные электростанции (на базе автомобиля), ветер, солнце. При применении последних обязательно устраиваются запасные емкости.
Можно устраивать групповые водопойные пункты. Сгущенность водопойных пунктов устанавливается технико-экономическими расчетами в зависимости от кормовой ценности пастбищ.
Выбор схемы водоснабжения определяется технико-экономическим анализом (локальная схема, групповая схема, подвоз воды и др.).
Особенностью полевого водоснабжения является его сезонность. Полевое водоснабжение предназначено для водоснабжения полевых станов. Вода расходуется на х/б нужды, обслуживание техники, приготовление жидких подкормок для растений. Источником водоснабжения является скважина или шахтный колодец.
Решение схем водоснабжения полевого стана зависит от качества воды ближайшего источника водоснабжения. Это может быть скважина с водоподъемным устройством (при жесткости воды до 7 мг-экв/л). При необходимости очищать воду, устройства для очистки воды монтируют на прицепах. Могут также привозить воду в автоприцепах.
Водоснабжение ирригационных систем. В условиях дефицита воды и необходимости повышения производительности пахотных и пастбищных земель за счет поливов в мире (особенно в США, Японии, Италии) ведутся интенсивные исследования по изучению влияния солевого состава поливных вод на рост растений и их качество. В Калифорнии имеются плантации томатов, которые орошаются морской водой.
В настоящее время при определении качества воды для полива исходят из вида растения и земельных угодий, так же от климатических условий.
Общепринятых требований к качеству воды для полива еще не разработано. Считается, что для полива вода должна иметь солесодержание 1-1,5 г/л, а при устройстве дренажа допускается солесодержание до 3 г/л. Обращается внимание на полный состав воды, так как они (ионы) оказывают специфическое действие на растения.
Предлагаются следующие критерии оценки пригодности воды для полива по Н.Ф. Буденову:
(7)
По требованию сельского хозяйства министерства США:
(8)
В южных районах Украины ведутся эксперименты по использованию хлоридно-сульфатных вод для полива.
