Ірі масштабты ауылшаруашылық суару жобаларында сызықтық каналдардың маңызды рөлі

Су қозғалысының тиімділігі мен сүзілу жоғалтуларының мәселесін түсіну Сызықтық каналдар

Феномен: Топырақ каналдарда сүзілу жоғалтуларының кең таралуы

Зерттеулерге сәйкес (Zakir-Hassan және т.б., 2023), желісі жоқ топырақ каналдар қозғалатын судың 30–50% жоғалтады. Бұл жоғалтулар құмды топырақтарда, жарықшақтары бар тау жыныстарында және су деңгейі жоғары аймақтарда ерекше ауыр болып келеді және құрғақ климат жағдайында өсімдіктерге пайдаланылатын судың мөлшерін 32%-ға дейін азайтады.

Принцип: Ауылшаруашылық суаруда су беру тиімділігін өлшеу

Су жеткізу тиімділігі - бұл су көзінен алынатын судың мөлшеріне салыстырғанда, өрістерге жеткізілетін судың қатынасы ретінде есептеледі. Түбі жабылмаған жүйелерде 55–65% орташа тиімділікті көрсететін көлденең тестер мен су кіру-шығу салыстырулары сияқты дәстүрлі әдістер. Күнделікті 2,4 м/т одан жоғары гидравликалық өткізгіштік мәндері жолақтарды жабу шараларының маңыздылығын көрсетеді.

Зерттеу жағдайы: Индус су алаптарының түбі жабылмаған каналдарындағы су жоғалтулар

Пакистанның Индус су алабында түбі жабылмаған каналдар километріне секундына 3,2 литр суды жоғалтады — бұл типтік 100 км желі бойынша күніне 2764 м³ болып кеткен суды білдіреді. 12 таратушы канал бойынша жүргізілген аудандық тексеруде соңғы шаруашылықтарда су жеткізу жеткіліксіздігіне байланысты жылжын өнімі 18% төмендегені анықталды.

Болмыс: Жаһандық су жеткізу тиімділігін жақсартуға ынталандыру

UN су конвенциясы сияқты негізгі мәселелерге сүйене отырып, жаңа суару жобаларының алпыс жеті пайызы қазір каналдарды жолақтауды талап етеді. Алдыңғы қатарлы агро саласындағы басшылықтар болжанатын су шығынын нақты болжауға мүмкіндік беретін күрделі модельдеу әдістеріне сүйене отырып, өнімділік стандарттарымен қатар тиімділік критерийлерін де басымдық ретінде қарастырады.

Тактика: Каналдарды жолақтау шараларын басымдық ретінде қарастыру үшін су шығынын сандық бағалау

Ультрадыбыстық ағын өлшеуіштер мен топырақ ылғалдылығы датчиктерін кезең-кезеңімен орнату инженерлерге сусымалы аймақтарды 92% кеңістіктік дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Орталық Азияда осы әдісті қолданған жобалар жолақтаудан кейін тиімділіктің 65% өсуіне қол жеткізді. Шығындардың ауырлығын, өсімдіктің құнын және жөндеу шығындарын ескеретін басымдық матрицалары инфрақұрылымға инвестицияны тиімді пайдалануға көмектеседі.

Суару жобаларында каналдарды жолақтау суды жеткізу мен сақтауды қалай арттырады

Принцип: Каналдарды жолақтау сусыманы қалай азайтады және тиімділікті қалай арттырады

Краатцтың 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес, каналдарды жабынмен жабу сорғау арқылы судың шамамен 85% жоғалуын азайтатын түрінде су өткізбейтін қорғаныш құрылады, бұл ескі дәстүрлі ашық каналдармен салыстырғанда. Су жеткізу де әлдеқайда тиімді болады. Дәстүрлі жүйелер көбінесе ең жақсы жағдайда 60% тиімділікке ие болса, қазіргі заманғы жабынмен жабылған жүйелер жиі 90%-дан жоғары көрсеткішке жетеді. Жер беті мұндай жабындар арқасында қанықпайтын болған кезде, су жүйе бойынша тұрақты ағады. Бұл тұрақтылық уақыт өте келе сорғылардың істен шығуы сияқты мәселелердің азаюына және сорғылардың жөндеуі мен басқа да техникалық қызмет көрсету шығындарының азаюына әкеледі. Көптеген суару аудандары жабынмен жабылған каналдарға өткеннен кейін үлкен үнемдеулерге жеткендігін хабарлады.

Зерттеу жағдайы: Империялық аңғар ауданындағы темірбетон жабын

АҚШ-тың оңтүстік-батысындағы ірі тарату ауданы каналдарды күшейтілген темірбетонмен жабу арқасында жылдық су шығынын 62% азайтты. Жоба жылына 278,000 акр-фут су үнемдеуге мүмкіндік берді — бұл 89,000 қосымша акр жерді суаруға жетеді және жыл сайынғы сорып шығумен байланысты 2,1 миллион долларлық жөндеу жұмыстарын болдырмауға мүмкіндік берді.

Тренд: Ірі суару жүйелерінде заманауи жабын материалдарын қолдану

Геосинтетикалық сазды жабындар (GCL) мен полимерлі қоспалы темірбетон қазір жер шары бойынша жабын жобаларының 74%-ын құрайды (Water Resources Journal 2023). Бұл материалдар дәстүрлі темірбетонға қарағанда 40% жарықшақ тұрақтылығын қамтамасыз етеді және 1–10⁻¹¹ м/с төменгі сіңімділікті сақтайды, оларды тұзды және сейсмикалық белсенді аймақтар үшін қолайлы етеді.

Стратегия: Топырақ пен климатқа байланысты тиімді жабын әдістерін таңдау

Қазіргі кезде көпшілік инженерлер саздан топырақ жағдайларымен жұмыс істегенде PVC жабындарды қолдануды ұсынады, себебі олар су ағынын шамамен 92% дейін азайтады. Ал құмды аймақтар үшін уақыт өте бірлескен температура өзгерістеріне төзімді болатын егжей-тегжейлі майда сепкіш асфальт қолдану тиімдірек болып табылады. Су тасқынына бейім аймақтарды қарастырған кезде көптеген мамандар эрозияға мықты төзетін және жылына 0,3 пен 0,7 миллиметр аралығында тұнба жиналуына мүмкіндік беретін бөлшекті темірбетон блоктарды қолдануды ұсынады. Бұл жер үсті астындағы судың толықтай қозғалмауын болдырмастан, құрылымдардың бүтіндігін сақтау үшін шынымен де жақсы нәтиже береді. Нақты объектінің жағдайына сәйкес келетін жабын материалдарын таңдау да үлкен айырмашылық жасайды. Зерттеулер осылайша суды пайдалану тиімділігінің 19%-дан 34%-ға дейін артатынын көрсетеді, яғни біз бағалы ресурстарды қорғай отырып, ақшамыздың құнын максималды пайдалана аламыз.

Ауылшаруашылықтағы жолақты каналдардың экономикалық тиімділігі мен ұзақ мерзімді құнын үнемдеу

Принцип: Сызылған және сызылмаған каналдардың өмірлік цикл құнын талдау

Бастапқы кезде сызылмаған каналдар 40–60% арзан болса да, олар 15 жыл ішінде сүзілу жөндеулері мен шөгінділерді алу себебінен 65% жоғары қызмет көрсету шығындарына әкеледі. Тотыдан жасалған каналдар әдетте 30 жыл бойы аз қызмет көрсетумен пайдаланылады және құрғақ аймақтарда 9:1 пайда-шығын қатынасын қамтамасыз етеді, бұл 2024 жылғы Water Policy Institute талдауында хабарланған.

Зерттеу жағдайы: Орталық Аризонадағы сызылған каналдар жобаларынан түскен экономикалық пайда

Орталық Аризонадағы 240 км каналды сызу бағдарламасы үш жыл ішінде жылдық су жоғалтуларын 38% азайтты және энергия шығындарын 2,1 миллион долларға төмендетті. Шаруашылықтар суарылатын жердің көлемін 22% арттырды, ал 18,2 миллион долларлық инвестиция 2023 жылғы Water Resource Economics есебінде құрғақшылыққа төзімділіктің ұзақ мерзімді пайдасымен дәлелденді.

Тренд: Тұрақты ROI алу үшін сызылған инфрақұрылымға инвестициялардың өсуі

Үкіметтер су тиімділігі бойынша БҰҰ ОДМ 6 мақсаттарына жету үшін жаңа суару жобаларының 78%-ына жолақты каналдарды енгізуде. Геомембраналар мен дайын темірбетон панельдер сияқты инновациялар 2005 жылдан бергі орнату құнын 34% азайтты.

Стратегия: Алғашқы құнды ұзақ мерзімді су мен энергия үнемдеумен тепе-теңдікте ұстау

Гибридті конструкциялар — тұрақты топырақтағы бөліктерде жолақсыз қалдыру арқылы жоғары сіңірілетін аймақтарды ғана жолақтау — бастапқы құнды 28% азайтады және су үнемдеудің 80% сақталуын қамтамасыз етеді. Автоматтандырылған бақылау жүйесімен жұмыс істегенде, жолақтың қызмет ету мерзімі 35 жылдан асады, бұл әр километрге шаққанда циклдық құнды 740 000 долларға төмендетеді (Ponemon, 2023).

Су басқаруындағы канал жолақтарының экологиялық тұрақтылығы мен компромисстері

Принцип: Канал жолақтары су ресурстарын тұрақты басқаруға қалай ықпал етеді

Каналдың жабыны сүзілуден болатын жоғалтуларды 75%-ға дейін азайтамыз, бұл тұрақты суаруды қолдайды және энергияға қымбат суландыру үшін жер асты суларын пайдалануды азайтады. Геосинтетикалық сазды жабындар сияқты заманауи материалдар орнату кезінде экологиялық бұзылуларды шектейді және сезімтал гидрологиялық жүйелерге интеграциялауға мүмкіндік береді.

Өнеркәсіп парадоксы: Жер асты суларының толығуының азаюы мен беткі суларды сақтау

Су ресурстарын сақтау үшін тиімді болса да, жабын құрғақ аймақтарда жер асты суларының табиғи толығуын 40–60% азайтады (Yao et al., 2012), су асты қабаттарының толығуына байланысты экожүйелерге әсер етеді. Индус бассейнінде суарудың тиімділігін арттыру периодты түрде суға толып тұратын сортаң далалық өсімдіктерге зиян тигізді, сондықтан теңдестірілген жобалау қажеттілігін көрсетеді.

Зерттеу мысалы: Муррей-Дарлинг бассейніндегі экологиялық алмастырулар

Австралияның Муррей-Дарлинг бассейні каналдардың 1200 км-дік тұсын бетонмен жабу арқасында беттік су шығынын 30% азайтты. Алайда, су асты суларының толығуы 25% төмендеді, бұл көне құстар үшін маңызды сортаң сулардың экожағдайына әсер етті. Осыны болдырмау үшін үкімет биологиялық әралуандылықты сақтау үшін кейбір жабылмаған тұстарды сақтап отырады, сонымен қатар нақты жерлерге тән экологиялық бағалаудың маңыздылығын атап өтеді.

Стратегия: Бетонмен жабылған каналдарды кеңірек су сақтау саясатына интеграциялау

Тұрақты нәтижелерге қол жеткізу үшін бетонмен жабылған каналдарды сулы горизонттарды толықтыру (MAR) жүйелерімен және сақталған суды экологиялық ағыстар үшін бөлетін саясатпен үйлестіру қажет. Мысалы, бетонмен жабуды жасанды толықтыру қоймаларымен үйлестіру су асты суларының азаюын компенсация етуге және суару тиімділігін сақтауға мүмкіндік береді — бұл стратегия Орталық Азия сияқты суға деген сұранысы жоғары аймақтарда кеңінен қолданыла бастады.

Каналдарды жабу арқылы су сапасын және жүйенің сенімділігін жақсарту

Құбылыс: Топырақ каналдарда шөгінділер мен ластанған заттардың жиналуы

Сыртқы жағасы жоқ каналдар тұнба жиналуына және ластағыш заттардың сіңуіне ықпал етеді, жылына судың көлемінің 8–15 пайызы сіңіп кетеді, оның салдарынан еріген тұздар, пестицидтер мен ауыр металдар қоршаған топыраққа түседі. Бұл ластану әкелінің өсуіне ықпал етеді және судың сапасын, сонымен қатар ағысының тиімділігін нашарлатады.

Принцип: Каналдарды жолаушылау мен суару жобаларындағы судың жақсартылған сапасы арасындағы байланыс

2023 жылғы суару материалдары бойынша зерттеу негізінде импермеабельді (су өткізбейтін) жолаушылау ластану таралуын 60–75 пайызға дейін азайтады. Цементті және полимерлі жолаушылау су мен топырақ арасындағы химиялық әрекеттесуді шектейді, рН-тың тұрақтылығын сақтайды және азоттың сіңуін азайтады — дәлме-дәл ауылшаруашылығы мен өнім сапасының тұрақтылығы үшін маңызды.

Зерттеу мысалы: Үндістанның Пенджаб штатындағы жолаушыланған каналдардағы судың сапасының артуы

Пенджабта каналдарды жолақтандыру суару суындағы пестицидтер деңгейін бес жыл ішінде 90% азайтты. Бұл жақсару фермерлердің басмати күрісін Еуропа Одағына экспорттау стандарттарын сақтауына мүмкіндік берді, бұл инфрақұрылымды жақсарту агротехникалық ластанудан топырақ астындағы суды қорғай отырып, нарыққа шығу мүмкіндігін қалай жақсартатынын көрсетеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Су қозғалысының пайдалы әсер коэффициенті дегеніміз не?

Су қозғалысының пайдалы әсер коэффициенті — бұл суару жүйелерінде судың қаншалықты тиімді тасымалданатынын көрсететін, өзендерден алынатын су көлеміне қатысты егістікке жеткізілетін судың көлемінің қатынасы.

Каналдарды жолақтандыру неге маңызды?

Каналдарды жолақтандыру маңызды, себебі ол су жоғалуын сіңіруден азайтады, суды жеткізу тиімділігін арттырады, жөндеу шығындарын төмендетеді және судың сапасын жақсартады, нәтижесінде су ресурстарын үнемдейді.

Каналдарды жолақтандыру үшін қандай материалдар қолданылады?

Канал жиектерінің жиектеуі үшін кең таралған материалдарға бетон, геосинтетикалық саздан жасалған жиектер (GCL), полимермен өңделген бетон, ПВХ жиектер мен бөлшекті бетондық блоктар жатады, олар нақты жергілікті жағдайларға байланысты таңдалады.

Канал жиектерінің экологияға әсері қандай?

Канал жиектері су ағынын азайтса да, табиғи су қоймаларының толуын бұзуы мүмкін және атаудың толуына байланысты экожүйелерге әсер етуі мүмкін. Экологиялық тепе-теңдікті сақтау үшін теңдестірілген жобалар қажет.

Жиектелген каналдар судың сапасын қалай жақсартады?

Жиектелген каналдар тұнба мен ластанудың жиналуын болдырмау арқылы судың топырақпен химиялық әрекеттесуін азайтады және тұрақты ауыл шаруашылығы үшін маңызды судың сапасын жақсартады.