The purpose of the investigation is to estimate the efficiency of the unlined main and irrigation canals of reclamation systems, and to determine the effect of this parameter on the reduction in operational reliability and hydraulic characteristics of the canals such as flow rate-velocity, filtration coefficient and roughness. The study is based on the data obtained in the field observation of hydraulic and filtration parameters of a number of reclamation canals situated in the Southern and North Caucasian Federal Districts. To determine the efficiency, the classical empirical A.N. Kostyakov dependence was used, as well as computing formulas for determining seepage losses from continuously operating canals in an earthen course under steady free filtration, recommended by Code of practice 100.13330.2016. Efficiency values set by regulatory documents at the level of 0.90–0.93 are overestimated; in practice, they are difficult to achieve, especially for unlined channels. The values of the specific share of the reasons for a decrease in operational reliability that have the greatest impact on the canal efficiency were obtained. This parameter is not constant for irrigation, main and distribution canals, when establishing it or assigning it to the designed canals; it is necessary to consider the possible change limits in the first years of canal operation and during their filling, when the filtration process is unsteady. Average statistical values of the efficiency for unlined and lined canals were established. The influence of flow-velocity and geometric parameters on this parameter was revealed. The main measures aimed at increasing the efficiency of unlined drainage canals were formulated. It is recommended to transfer the reclamation network to a closed course or create anti-filtration screens for open cross-section channels. | Цель исследований: расчетная оценка коэффициента полезного действия (КПД) необлицованных магистральных и оросительных каналов гидромелиоративных систем, а также определение влияния этого параметра на снижение эксплуатационной надежности и гидравлические характеристики каналов (расходно-скоростные, коэффициент фильтрации и шероховатость). Основой послужили данные, полученные по результатам натурных исследований гидравлических и фильтрационных параметров ряда мелиоративных каналов Южного и Северо-Кавказского федерального округов. Для определения КПД использовалась классическая эмпирическая зависимость А.Н. Костякова, а также расчетные формулы для определения фильтрационных потерь из каналов непрерывного действия в земляном русле при установившейся свободной фильтрации, рекомендуемые СП 100.13330.2016. Значения КПД, установленные нормативными документами на уровне 0,90–0,93, завышены; на практике их достичь сложно, особенно для необлицованных каналов. Получены значения удельного веса причин снижения эксплуатационной надежности, которые оказывают наибольшее влияние на КПД каналов. Этот параметр для оросительных, магистральных и распределительных каналов является величиной непостоянной, при его установлении (или назначении для проектируемых каналов) необходимо учитывать возможные пределы его изменения в первые годы эксплуатации каналов и при их заполнении, когда процесс фильтрации является неустановившимся. Установлены среднестатистические значения КПД для необлицованных и облицованных каналов. Выявлено влияние расходно-скоростных и геометрических параметров на этот параметр. Сформулированы основные мероприятия, направленные на повышение КПД необлицованных мелиоративных каналов. Рекомендовано перевести мелиоративную сеть в закрытое русло или создавать противофильтрационных экраны для каналов открытого поперечного сечения.

The research purpose is scientific-and-technological basis of the water balance constituents of an irrigated field in a particular case of connecting an aquifer and an aeration zone through a capillary fringe. The research was carried out in one of the farms of the Rostov region, Bagayevsky District, in 2018 and 2019. When organizing the research, an integrated approach involving stationary and experimental sites were used. The climatic conditions of the research objects correspond to the semi-arid steppe zone, the soils are southern chernozems. Processing the field experiment data has found that with infiltration varying from 0.183 to 1.915 mm: the average daily water supply ranged from 0.8 to 7.33 mm/day; relative moisture reserves – from 0.61 to 1.20; average daily air temperature – from 8 to 23 deg. C; average daily air humidity deficit – from 2.1 to 12 mbar; average daily potential evaporation – from 1.3 to 7.34 mm/day. A correlation analysis has determined that, according to the correlation factor, the infiltration value has the greatest correlation – 0.86 and 0.63 with water supply and relative moisture reserves, respectively; the smallest one– 0.28; 0.38 and 0.37 with temperature, air humidity deficit and potential evaporation, respectively. In turn, a multiple correlation analysis has determined that the formation of the infiltration runoff volume in the vertical moisture exchange system of an irrigated field has the greatest connection with a paired change in the values of water supply and relative moisture reserves. The infiltration of irrigation water and atmospheric precipitation beyond the root layer of soil is determined by the obtained empirical dependence, is observed when the moisture reserves of this layer exceed the moisture reserves corresponding to the minimum moisture capacity and water supply, and has the greatest close relationship according to the multiple determination coefficient (R2) 81% (multiple correlation coefficient R = 0.899) with changes in these two factors. | Цель исследований - научно-техническое обоснование составляющих водного баланса орошаемого поля при частном случае соединения водоносного горизонта и зоны аэрации через капиллярную кайму. Исследования проводились в одном из хозяйств Багаевского района Ростовской области в 2018 и 2019 гг. При организации исследований применялся комплексный подход: использовались стационарные и опытные участки. Климатические условия объектов исследований соответствуют полузасушливой степной зоне, почвы – южные черноземы. В результате обработки данных полевого опыта установлено, что при инфильтрации, изменяющейся от 0,183 до 1,915 мм: среднесуточная водоподача составила от 0,8 до 7,33 мм/сут; относительные влагозапасы – от 0,61 до 1,20; среднесуточная температура воздуха – от 8,0 до 23,0 град. C; среднесуточный дефицит влажности воздуха – от 2,1 до 12,0 мбар; среднесуточная испаряемость – от 1,3 до 7,34 мм/сут. Проведенным корреляционным анализом установлено, что по коэффициенту корреляции величина инфильтрации имеет наибольшую связь – 0,86 и 0,63 с водоподачей и относительными влагозапасами соответственно; наименьшую – 0,28; 0,38 и 0,37 с температурой, дефицитом влажности воздуха и испаряемостью соответственно. В свою очередь многофакторный корреляционный анализ установил, что формирование объема инфильтрационного стока в системе вертикального влагообмена орошаемого поля имеет наибольшую связь с парным изменением величин водоподачи и относительных влагозапасов. Инфильтрация оросительных вод и атмосферных осадков за пределы корнеобитаемого слоя почвы определяется по полученной эмпирической зависимости, наблюдается при превышении влагозапасов этого слоя над влагозапасами, соответствующими наименьшей влагоемкости и водоподаче, и имеет наибольшую тесноту связи по коэффициенту множественной детерминации (R2) 81% (коэффициент множественной корреляции R = 0,899) с изменением этих двух факторов.