Использование воды и защита от паводков
В водном хозяйстве две задачи идут вместе:
- Использование воды: забор воды из рек, озёр, колодцев или водохранилищ для растений, животных, домов и заводов.
- Защита от паводков: лишняя вода не должна вредить людям, домам и полям.
Водохранилище за плотиной выполняет обе задачи. В сезон дождей оно накапливает лишнюю воду, и река ниже по течению остаётся спокойной. В сухой сезон оно выпускает воду на поля. Рисовые поля и пруды помогают так же: они удерживают дождь на земле, а не дают ему стечь сразу весь.
Паводки сдерживают тремя способами: накапливают воду (плотины, пруды, поля), позволяют реке безопасно разливаться (поймы) и дают воде путь для ухода (дренажные канавы, дамбы).
Орошение и дренаж
Орошение значит подавать растениям воду, которую не дал дождь. Обычные способы:
- Поверхностное (заливом или по бороздам): вода течёт по полю или вдоль рядов. Просто, но много воды теряется.
- Дождевание: трубы разбрызгивают воду, как дождь.
- Капельное: тонкие трубки подают воду по каплям прямо к корням. Это самый экономный способ.
Дренаж значит отводить лишнюю воду. Он нужен, потому что:
- при избытке воды корням не хватает воздуха (заболачивание);
- на твёрдой земле могут работать тракторы и комбайны;
- в сухих районах он смывает соль, накопившуюся в почве.
Поверхностный дренаж это открытые канавы. Подземный (закрытый) дренаж это зарытые трубы с отверстиями, которые собирают воду из почвы. На хороших фермах орошение и дренаж планируют вместе.
Оросительные сооружения
Вода идёт через цепочку сооружений. Проследите за ней в 3D слева направо:
- Плотина и водохранилище: запасают речную воду.
- Водослив или головной узел: низкая стенка или затвор, который поднимает уровень реки и направляет часть воды в канал.
- Главный и боковые каналы: несут воду по земле и по мере ветвления становятся меньше.
- Трубопроводы и насосы: поднимают или гонят воду там, где одной силы тяжести мало.
- Затворы и шлюзы: регулируемые заслонки, которые решают, сколько воды и куда пойдёт.
- Фермерские пруды и водоёмы: небольшие запасы воды возле полей.
- Дренажные каналы: возвращают лишнюю воду в реку.
Каналы работают в основном самотёком, поэтому у них небольшой уклон вниз. За сооружениями нужен уход. Ил, сорняки и трещины уменьшают поток, поэтому фермеры и местные объединения каждый год чистят и чинят их.
Многофункциональная роль воды в сельском хозяйстве
Вода, которую используют в земледелии, приносит пользу не только растениям. Это называют многофункциональной ролью:
- Помощь при паводках: рисовые поля с высокими валиками удерживают дождевую воду.
- Пополнение грунтовых вод: часть воды с полей просачивается вниз и наполняет колодцы.
- Охлаждение: вода, испаряясь с полей и растений, охлаждает воздух вокруг в жару.
- Среда обитания: пруды, каналы и влажные поля дают приют лягушкам, рыбам, насекомым и птицам.
- Пейзаж и культура: зелёные террасы и каналы создают красивые места и хранят деревенские традиции.
Если поля заброшены или залиты асфальтом, эта бесплатная польза пропадает. Поэтому стоит беречь сельскую землю и водные каналы.
Попробуйте: проследите путь воды
Сходите к каналу, пруду или канаве рядом с вами или посмотрите на карту или фотографию. Нарисуйте путь от источника к полю и от поля обратно к реке. Отметьте затворы, насосы и дренажные канавы, которые найдёте. Потом спросите фермера или пожилого человека: когда затворы открывают и закрывают?
Главные формулы и определения
- Объём воды (м³) = глубина (м) × площадь (м²)
- 1 мм на 1 га = 10 м³
- Расход канала Q (м³/с) = площадь сечения (м²) × скорость (м/с)
- Объём = расход × время
- Экономия (%) = (старый расход − новый расход) ÷ старый расход × 100
- Ключевые термины: орошение, дренаж, водохранилище, водослив, канал, шлюз, заболачивание
Разобранные примеры
1. Рисовому полю в 2 гектара нужно 60 мм воды. Сколько это м³? (1 га = 10 000 м²)
Площадь = 20 000 м². Глубина = 0,06 м. Объём = 20 000 × 0,06 = 1 200 м³.
2. По каналу каждую секунду течёт 0.5 м³ воды. Сколько воды протечёт за один час?
Один час = 3 600 с. Объём = 0.5 × 3 600 = 1 800 м³.
3. Канал шириной 2 м, вода глубиной 1 м течёт со скоростью 0.5 м/с. Найдите расход Q.
Площадь = 2 × 1 = 2 м². Q = 2 × 0.5 = 1 м³/с.
4. Валики на рисовых полях площадью 100 га удерживают дополнительно 10 см дождевой воды. Сколько паводковой воды они запасают? (1 га = 10 000 м²)
Площадь = 1 000 000 м². Глубина = 0,1 м. Объём = 100 000 м³.
5. На поле лишние 80 мм воды. Дренаж убирает по 20 мм в час. За сколько времени поле освободится?
80 ÷ 20 = 4 часа.
6. При заливном орошении на урожай уходит 900 мм воды, а при капельном 600 мм. Сколько процентов воды экономит капельное орошение?
Экономия = (900 − 600) ÷ 900 × 100 = 33,3%, примерно треть.
Частые ошибки
- Думать, что дренаж нужен только во влажных местах. Многим орошаемым полям нужны дренажные канавы, чтобы не было заболачивания и накопления соли.
- Путать орошение (вода внутрь) и дренаж (вода наружу).
- Считать, что плотины только дают воду. Они ещё и запасают паводковую воду.
- Забывать, что 1 гектар это 10 000 м²: ответ по объёму тогда получается в 10 раз меньше или больше.