Ведение. В основном польдерные системы нашли применение на безуклонных и малоуклонных мелиорируемых землях, подверженных затоплению или подтоплению, но при этом часто данные земли обладают высоким плодородием. Польдерные системы двойного регулирования, имеющие в своем составе систему механического сброса избыточных дренажных вод за пределы осушаемого массива в сравнении с самотечными системами, имеют более совершенные возможности управления водным режимом, что и обеспечивает получение высоких качественных урожаев [1, 2].Большое распространении польдерных земель в Российской Федерации расположилось в Калининградской области и в гумидной зоне (Вологодская, Новгородская, Томская области и др. регионы), при этом на многих польдерах осуществляется двойное регулирование с применением открытого или закрытого дренажа [2, 3]. Основными элементами данных систем являются дренажная сеть, сооружения для сброса воды, оградительные (защитные) дамбы, с подпочвенным увлажнением, но также применялся и способ дождевания с применением различной дождевальной техники [3, 4]. При этом основной задачей является защита от затопления, а увлажнение требуется в засушливые летние периоды [4–6]. Необходимость применения осушительно-увлажнительных польдерных систем доказана повторяющимися засушливыми периодами, при которых наблюдалось минимальное количество осадков с мая по сентябрь [3], при этом для увлажнения можно применять как накопленный дренажный сток, так и использование местного стока [6, 7].Выбор способа регулирования водного режима польдера зависит от уровней воды в водоисточнике-водоприемнике по отношению к абсолютным отметкам поверхности земли в польдере, при этом польдеры могут быть низкого (поверхность ниже уровня воды), среднего (в паводковый период ниже уровня воды и подвержены затоплению, а в межень могут только подтапливаться) и высокого (уровни воды выше только в паводок) уровней. При этом низкие и средние польдерные системы можно отнести к осушительно-увлажнительным за счет применения водорегулирующих сооружений для управления уровнем грунтовых вод (поднятия) до необходимых отметок [3, 8, 9]. На мелиорируемых землях, которые располагаются на более высоких отметках, при наличии местного стока или водоисточника в водопроницаемых слоях почвы возможно применение систем подпочвенного увлажнения, а при отсутствии таких слоев или при превышении поверхности земли в польдере более чем на 1,5 м меженного уровня – системы дождевания, как и на участках где грунтовые воды в засушливые периоды опускаются ниже нормы осушения [3, 7, 8].Для более рационального использования местного и дренажного стоков в составе польдерных систем двойного регулирования найдут свое применение регулирующие емкости, которые также позволяют повысит температуру орошаемой воды и применить рециклинг дренажной воды, вопросами которого занимаются и в зарубежных странах [10–15].Проведенный анализ осушительных и польдерных систем показал, что большинство их находится в неудовлетворительном состоянии, в связи с чем необходимо проведение реконструкции с сопутствующими культуртехническими работами [16] и по возможности их модернизации в современные польдерные системы двойного регулирования с применением наиболее мобильной техники (насосные станции, поливные установки и т. п.) для небольших севооборотных участков с применение принципа модульности при компоновке основных элементов конструкции системы и защите от затопления и подтопления.В связи с этим целью исследований определена разработка нового технического решения ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы для двойного регулирования водного режима почв, с применением шланга-барабанной поливной техники и использованием комплекса регулирующих емкостей.Материалы и методы. Объектом исследований являлись польдерные системы двойного регулирования водного режима почв. При проведении исследований методологическую основу работы составил сбор и анализ общеизвестных конструктивных решений польдерных, осушительно-увлажнительных и других мелиоративных систем двойного регулирования водного режима почв предлагаемые различными учеными таких как М.И. Голубенко, В.П. Коваленко, П.И. Пыленок, Б.С. Маслов, В.Ф. Галковский, Ю.А. Мажайский, М.А. Волынов, Н.И. Голубев и др. Анализировался рынок и новейшие разработки передвижных насосных станций, а также шланго-барабанной поливной тех-ники. В процессе рассмотрения и разработки технического решения предложенной системы применялся сравнительный, аналитический и логический методы, а также метод конструирования.Результаты и обсуждение. Рассматривая влажныерайоны РФ, возделываемые в них культуры, мы видим, что оросительные нормы в этих регионах намного (до пяти раз) меньше, чем в регионах нашей страны с засушливым климатом. В этих регионах использование шланго-барабанной дождевальной техники является очень целесообразным вариантом.Поэтому разработано усовершенствованное конструктивное решение ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы для двойного регулирования водного режима почв с регулирующими емкостями для применения данного вида поливной техники.Задумкой предложенного конструктивного решения ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы с регулирующими емкостями, применяемыми для подачи воды на орошение в засушливые вегетационные периоды, мелиорируемая территория которой защищена дамбами от затопления поверхностными паводковыми водами рек, является обеспечение максимального использования водных ресурсов за счет согласованного отвода и аккумулирования стока во влажные периоды паводка рек в регулирующих емкостях каждого модуля затапливаемого яруса польдера и увлажнения осушенных земель в засушливые периоды. Осушительно-увлажнительная сеть разработанной системы гидравлически увязана и позволяет использовать регулирующие емкости каждого модуля затапливаемого яруса польдера как для накопления стока, так и для подачи воды на увлажнение как затапливаемого яруса польдера, так и незатапливаемого яруса польдера, а также возможности сброса избыточного объема стока через отводящий канал в водоприемник-водоисточник. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение защиты мелиорируемой территории от паводковых вод рек, осушения территории и увлажнения сельскохозяйственных культур в засушливый вегетационный период, а также повышение надежности работы системы и эффективности использования водных ресурсов.Указанный технический результат достигается за счет устройства ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы, состоящей из затапливаемого и незатапливаемого яруса польдеров с регулирующими емкостями, обвалованными дамбами, расположенными на территории затапливаемого польдера, которая предполагает размещение севооборотных участков в виде модулей из двух ярусов, отличающихся тем, что отметка верха дамб, ограничивающих регулирующие емкости для аккумулирования воды, расположенных в затапливаемом польдере, равна отметке верха дамбы, ограничивающей незатапливаемый польдер, при этом уклон поверхности земли в затапливаемом польдере спланирован в сторону незатапливаемого польдера. Конструкция ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы также отличается тем, что наполнение регулирующих емкостей производится перекачивающей насосной станцией через дополнительный трубопровод.Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система (рисунок) включает следующие элементы: дрены, дренажные коллекторы второго порядка, закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка, соединенные с магистральным коллектором-трубопроводом, регулирующих емкостей каждого модуля, огражденных незатопляемыми дамбами и оборудованными насосными станциями, водовыпусками в регулирующие емкости, их дополнительного трубопровода-коллектора, при этом совмещенные коллекторы первого порядка снабжены устьевыми сооружениями с обратными клапанами, дождевальные машины барабанного типа, подключенные через гидранты, перекачивающей насосной станцией, сбросного канала, отводящего воду в водоприемник-водоисточник, затапливаемую дамбу, незатапливаемую дамбу, нагорный канал, водослив-прорез и запорную арматуру. Система состоит из двух ярусов: затапливаемого и незатапливаемого польдеров, двух модулей по пять полей севооборота. Количество модулей может какуменьшаться до одного, так и увеличиваться в зависимости от планируемой к использованию площади. 1 – дрены, 2 – дренажные коллекторы второго порядка, 3 – закрытые совмещенные дренажные коллекторы первого порядка,4 – магистральный коллектор-трубопровод, 5 – регулирующие емкости, 6 – незатопляемые дамбы, 7 – насосные станции, 8 – водовыпуски врегулирующие емкости, 9 – дополнительный трубопровод-коллектор, 10 – устьевые сооружения с обратными клапанами, 11 – дождевальныемашины барабанного типа, 12 –гидранты, 13 – перекачивающая насосная станция, 14 – сбросной канал, 15 – водоприемник-водоисточник,16 – затапливаемая дамба, 17 – не затапливаемая дамба, 18 – нагорный канал, 19 – водослив-прорез, 20 – запорная арматураРисунок 1 – Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная системы с регулирующими емкостямиРабота ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы заключается в следующем. В период весеннего паводка через водослив-прорезь производится заполнение затапливаемого польдера (нижний ярус), что сказывается на предотвращении перетекания воды через дамбу и способствует плавному затоплению польдера. На время паводка сообщение между ярусами в виде трубопровода, блокируется посредством запорной арматуры. Незатапливаемый польдер (верхний ярус) ограничен от паводковых вод незатапливаемой дамбой. По окончанию паводка дренажные воды любого из модулей через дрены и дренажные коллекторы второго и совмещенные дренажные коллекторы первого порядков через насосную станцию, трубопровод-коллектор, водовыпуски поступают в регулирующую емкость (накопитель) каждого модуля затапливаемого яруса польдера в объеме необходимом для увлажнения заданного севооборотного участка, зависящего от оросительных норм выращиваемых культур. Избытки дренажного стока после наполне-ния регулирующих емкостей через насосную станцию и сбросной канал направляются в водоприемник-водоисточник. Ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система защищена от грунтовых вод и поверхностного стока с вышележащих территорий нагорным каналом.В засушливый период увлажнение полей любого из модулей осуществляется дождевальными машинами барабанного типа, работающими от напорной сети совмещенных дренажных коллекторов первого порядка через гидранты, вода в которые подается насосными станциями при закрытых обратных клапанах устьевых сооружений и открытой запорной арматуре из регулирующих емкостей, огражденных незатопляемой дамбой.Количество дождевальных машин на поле зависит от его площади и сезонной нагрузки дождевальной машины.Предложенная ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система может применяться на мелиорируемых землях различных по площади, прилегающих к водному объекту, за счет увеличения или уменьшения количества модулей.Выводы. Проведенный обобщающий анализ конструкций мелиоративных систем с применением орошения различными дождевальными машинами на польдерах показал отсутствие конструктивных решений модульных польдерных систем, имеющих регулирующие емкости, позволяющие накопить необходимый объем стока для последующего орошения и недопущения их опустошения при отходе паводка.В целях увеличения коэффициента земельного использования, а также из-за небольших оросительных норм в гумидной зоне наиболее рациональным определено использование шланго-барабанной поливной техники.В результате исследований предложена новая конструкция ярусно-модульной осушительно-увлажнительной польдерной системы (по которой подана заявка на изобретение и получено положительное решение экспертизы Роспатента), которая обеспечивает защиту териитории от паводковых вод и осушения территории в период избыточного увлажнения. Позволяет рационально использовать водные ресурсы (дренажный сток и сток паводков рек), накапливая их в регулирующих емкостях, и равномерно перераспределять по поверхности полей, расположенных на двух ярусах системы в необходимые сроки полива с применением насосных станций и совмещенного дренажного коллектора через гидранты за счет чего и повышается надежность и эффективность использования водных ресурсов.Примененный модульный принцип разработанной новой системы позволяет формировать польдерные осушительно-увлажнительные системы на различных площадях хозяйств при соответствующем добавлении модулей, прилегающих к водному объекту.Заключение. Разработанная ярусно-модульная осушительно-увлажнительная польдерная система, имеющая в своем составе затапливаемый и незатапливаемый ярус польдеров с регулирующими емкостями, обвалованными дамбами, и предполагающая размещение севооборотных участков в виде модулей из двух ярусов, причем отметка верха дамб, ограничивающих регули-рующие емкости для аккумулирования воды, расположенных в затапливаемом польдере, равна отметке верха дамбы, защищающей незатапливаемый польдер от паводковых вод. Уклон поверхности земли в данной конструкции системы в затапливаемом польдере направлен в сторону незатапливаемого польдера. Наполнение регулирующих емкостей производится перекачивающей насосной станцией через дополнительный трубопровод в связи с тем, что отметка огораживающих дамб равна отметке незатапливаемой дамбы и не позволяет наполнить их самотеком, что и позволяет предусмотреть необходимый объем воды для последующего орошения земель.