основные понятия и определения

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Вопрос 1

Мелиорация - основные понятия и определения. Цели и объекты осушительных мелиораций. Мелиорация как участник водохозяйственного комплекса.

Сельскохозяйственная мелиорация – комплекс технических, организационно-хозяйственных и социально-экономических мероприятий, направленных на коренное улучшение неблагоприятных природных условий и повышение плодородия почв с целью получения высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Мелиорация активно воздействует на развитие сельского хозяйства, способствует улучшению жизнедеятельности человека.

Мелиорация, изменяя водный режим почв в необходимом для сельскохозяйственного производства направлении, одновременно воздействует на воздушный, питательный, тепловой и агробиологический режимы почв, повышает их плодородие и создает условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Формирование избытка или недостатка влаги в почве зависит от зональных и местных топографических, гидрогеологических, гидрологических, почвенных и климатических факторов.

С помощью комплекса мелиоративных агротехнических культуртехнических и организационно-технических мероприятий человек изменяет в необходимом направлении неблагоприятное влияние на сельскохозяйственное производство местных факторов, а при охвате этими мероприятиями значительной территории изменяет и зональные факторы.

В разных зонах требуются неодинаковые мелиорации. В условиях избыточного увлажнения основные мелиоративные мероприятия направляют на удаление избытка воды, на усиление аэрации, повышение температуры почвы, на развитие аэробных процессов разложения и минерализации органического вещества. В условиях недостаточного увлажнения мелиоративные мероприятия направляют на восполнения недостатков влаги в почве, снижение испаряемости и температуры почвы, изменение микроклимата приземного слоя воздуха.

Агротехнические мероприятия состоят в выборе соответствующих схем севооборота, обеспечивающих плодородие почв с высокоурожайными, соответствующими природными условиями сортами культур, системы обработки и удобрений почвы.

Культуртехнические мероприятия включают в себя удаление кочек, кустарниковой и древесной растительности, камней, раскорчевку пней, планировку поверхности, известкование и гипсование почвы.

На засоленных или предрасположенных к засолению почвах выполняют мелиоративные, агротехнические и организационно-технические мероприятия по предупреждению и борьбе с засолением.

В задачи сельскохозяйственной мелиорации входят также предупреждение и борьба с эрозией почвы и оползанием откосов каналов, образующихся в результате мелиорации, а также вследствие природных условий бассейна.

Дальнейшее устойчивое увеличение производства сельскохозяйственной продукции возможно только за счет повышения урожайности на существующих землях и введения новых посевных площадей в результате их мелиорации.

Развитие мелиорации как средства повышения урожайности сельскохозяйственных культур неразрывно связано с развитием земледелия, ростом производительных сил, изменением производственных отношений, с его социальными условиями.

Большое значение придается улучшению охраны природы: сохранности сельскохозяйственных угодий, борьбе с эрозией, засолением, заболачиванием, подтоплением и иссушением почв; охране водных источников от истощения и загрязнения.

Особое внимание обращено на мелиорацию в переувлажненной зоне.

Осушительные мелиорации на сельскохозяйственных угодьях призваны активно и нормировано регулировать водный режим почв, создавая на них оптимальный водный и связанные с ним воздушный, тепловой и питательный режимы с целью повышения плодородия почв и обеспечения рационального ведения сельского хозяйства.

Осушительные мелиорации, являясь мощным антропогенным фактором почвообразования, приводят к образованию новых почв.

Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного увлажнения, то есть в районах, где атмосферные осадки превышают испарение. Помимо этого, переувлажнение может быть следствием плохих условий для оттока избыточных вод. На водоразделах отток может быть затруднен из-за малого уклона поверхности, большой ее шероховатости, малой водонепроницаемости почв и грунтов. В пониженных местах переувлажнению способствует приток поверхностных и подземных вод и недостаточный их отток из-за слабой естественной дренированности территории: малые глубины и уклоны. Переувлажнению часто подвержены поймы рек. Оно может быть следствием деятельности человека: подтопление и периодическое затопление земель по берегам водохранилищ; уменьшение пропускной способности водотоков при строительстве мостов, дорог и дамб; уничтожение лесной растительности на склонах и др.

Важной проблемой для развития мелиорации и производительных сил страны является дефицит воды.

Орошаемое земледелие потребляет 143 млн. м3, или 45% общего количества воды, расходуемого в народном хозяйстве, и потребление ее в перспективе будет возрастать. Поэтому в настоящее время является актуальной проблема экономии и строгого нормирования потребления воды и борьба с потерями, что позволит повысить в зоне орошения урожаи, а также использовать воду для ввода дополнительных площадей орошаемых земель в сельскохозяйственное производство.

Для более эффективного использования воды, повышения коэффициента полезного действия систем и коэффициента земельного использования орошаемых земель каналы в земляном русле облицовывают, заменяют их трубопроводами, железобетонными лотками, применяют высокопроизводительную дождевальную технику, а также внедряют внутрипочвенные способы орошения.

Включение оросительных мелиораций в состав ВХК не всегда очевидно по ряду причин. С одной стороны, режим водопотребления растений зависит от погодных условий, и поэтому нельзя однозначно определить необходимое количество ресурса в каждый момент вегетации. Особенно контрастно это проявляется в зоне неустойчивого увлажнения. С другой стороны урожая орошаемого поля зависит не только от наличия водных ресурсов, но и от величины фотосинтетически активной радиации, теплового и питательного режимов, своевременности проведения агротехнических мероприятий и других факторов. Поэтому включение мелиорации в состав участников ВХК должно быть обосновано с учетом стохастической природы основных факторов, и в первую очередь водного.

Обоснование необходимости мелиорации можно сформулировать следующим образом: определить вероятность несовпадения условий внешней среды с оптимальным диапазоном требований растений в каждый момент вегетации.

Большое место в мелиорации занимает научно-технический прогресс. Созданы мелиоративные системы, обеспечивающие получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур; значительно повысился коэффициент земельного использования; уменьшились потери оросительной воды, повысился коэффициент полезного действия оросительных систем; улучшились условия для эффективного использования сельскохозяйственных машин; создается необходимый водно-солевой и другие режимы; большое внимание уделено автоматизации мелиоративных систем.

Мелиорация является общегосударственной и общенародной задачей. Она призвана осуществить повышение плодородия почв, защитить сельское хозяйство от неблагоприятных погодных условий, произвести коренную перестройку сельского хозяйства, повысить его интенсивность.

Вопрос 2

Виды мелиораций. Виды водных мелиораций.

Водная мелиорация – коренное улучшение водного фактора (осушение, орошение);
Тепловая мелиорация – коренное улучшение теплового режима (борьба с высокими и низкими температурами);
Пищевая мелиорация – коренное улучшение корневого режима (создание оптимальной влажности для лучшего усвоения, растворения минеральных веществ в почве); подача растворенных веществ с поливной водой – удобрительные поливы;
Комплексные мелиорации – совместное управление водным, пищевым и тепловым режимами.

Потребность в мелиорациях и характер их в каждом районе и на каждой конкретной площади определяются зональными условиями: в южных и юго-восточных засушливых районах - оросительные и обводнительные, в северных и северо-западных заболоченных районах – осушительные. Нужно отметить, что потребность в тех или иных мелиорациях и характер их изменяются в соответствии с природными условиями и хозяйственными задачами.

Сельскохозяйственные мелиорации можно разделить на две основные группы:

Мелиорации, создающие и регулирующие нужный водный и связанный с ними питательный режимы почв, необходимые как для освоения новых земель, так и для обеспечения высоких и устойчивых урожаев на существующих сельскохозяйственных площадях;
Мелиорации обеспечивающие борьбу с вредным механическим действием стекающих вод, то есть с эрозией почвы и оползнями грунта.

В основе этих двух групп мелиораций лежит изменение естественных гидрологических, почвенных и других условий данной территории в соответствии с потребностями хозяйства.

Для получения максимальной эффективности мелиораций водный и питательный режимы почв должны регулироваться на основе соблюдения следующих главнейших условий:

На мелиорируемых (орошаемых или осушаемых) землях должна поддерживаться прочная мелкокомковатая структура почв, что достигается применением соответствующей агротехники;
Водный, питательный и солевой режимы почв должны и при орошении, и при осушении регулироваться нормировано, в соответствии с агробиологическими требованиями и конкретными хозяйственными и природными условиями данной площади, что достигается строгим планированием водопользования, правильными эксплуатацией мелиоративных систем и сельскохозяйственным использованием мелиорируемых земель.

Вопрос 3

Обоснование необходимости осушения.

Необходимость мелиорации земель следует устанавливать на основании анализа их сельскохозяйственного использования, составляющих водного и солевого балансов корнеобитаемого слоя почв, экономических, социальных и экологических условий.

В условиях избыточного увлажнения дефицитным являются содержание в почве воздуха и усвояемой зольной пищи растений, а также температура почвы; поэтому мелиорации здесь должны быть направлены на усиление аэрации и повышение температуры почвы, обеспечение аэробных процессов разложения органического вещества путем устранения избытков воды, поддержания нужного режима влажности и соответствующей системы обработки почвы и удобрений.

Осушительные мелиорации необходимы также для улучшения роста леса, состава древесных пород и создания условий для планомерного ведения лесного хозяйства.

Осушение является составной частью работ по добыче торфа; оно применяется при добыче других полезных ископаемых открытым способом (уголь, железная руда и др.)

В ряде случаев осушительные работы необходимы при строительстве промышленных объектов, населенных пунктов, сельскохозяйственных животноводческих комплексов, дорог, аэродромов и др.

Осушительные мелиорации должны осуществляться с учетом охраны природы и окружающей среды, наиболее эффективного использования земельных и водных ресурсов, предупреждения образования водной и ветровой эрозии, пожаров на торфяных почвах, закрепления песчаных почв, сохранения и создания водоохранных лесных полос и массивов вдоль рек, крупных каналов, дамб, по берегам водохранилищ и на водосборах.

Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного увлажнения, то есть в районах, где атмосферные осадки превышают испарение. Помимо этого, переувлажнение может быть бедствием плохих условий для оттока избыточных вод. На водоразделах отток может быть затруднен из-за малого уклона поверхности, большой ее шероховатости, наличия западин, малой водопроницаемости почв и грунтов. В пониженных местах переувлажнению способствует приток поверхностных и подводных вод и недостаточный их отток из-за слабой естественной дренированности территории: малые глубины и уклоны, недостаточная пропускная способность водотоков. Переувлажнению часто подвержены поймы рек. Оно может быть следствием деятельности человека: подтопление и периодическое затопление земель по берегам водохранилищ, уменьшение пропускной способности водотоков при строительстве мостов, дорог и дамб; уничтожение лесной растительности на склонах и др.

Площадь болот в бывшем СССР составляет около 190 млн. га, заболоченных минеральных земель, используемых в сельском хозяйстве, - более 20 млн. га. Заболачиванию подвержены также десятки миллионов гектаров лесных угодий. В неосушенном состоянии болота практически не дают сельскохозяйственной продукции. Избыточное увлажнение минеральных земель приводит к сильному снижению их продуктивности.

В России заболочены большие лесные массивы. Их осушение - коренное средство значительного повышения продуктивности лесов, улучшения условий их эксплуатации, правильного ведения лесного хозяйства. Осушение лесов повышает их класс бонитета, увеличивает годовой прирост древесины, улучшает видовой состав древостоя.

Торф добывают на топливо, для приготовления органических удобрений и для подстилки в животноводческих помещениях. Для организации добычи торфа необходимо осушение его месторождений. С этой целью строят специальную осушительную сеть, учитывающую специфику технологии торфодобычи. Оставшиеся после выработки торфа карьеры используют в сельскохозяйственном производстве.

Осушительные работы проводят также на территориях животноводческих комплексов, строительных площадок, дорог, аэродромов, населенных пунктов при подтоплении и затоплении, для улучшения санитарного состояния местности, для борьбы с малярийным комаром.

Осушаемые земли в основном используют под пастбища, сенокосы, посевы зерновых и кормовых культур.

Благодаря регулированию водного режима урожайность сельскохозяйственных культур на осушаемых землях на 25...30% превышает урожайность на полях, не требующих осушения.

Вопрос 4.

Природные условия, приводящие к переувлажнению и заболачиванию земель.

Переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основные факторы, обусловливающие образование и территориальное размещение болот: температура воздуха и количество атмосферных осадков, климат и геолого-геоморфологические условия местности; климат, рельеф и гидрологический режим местности, климат и геоморфологические условия; климат, геоморфологические и гидрогеологические условия; климат, рельеф, литологическое и геологическое строение, поверхностные и грунтовые воды, растительность и др.

Образование и основные свойства заболоченных почв обуславливаются:

характером почвообразовательных процессов, происходящих в почве в подзолистый период или в луговую и болотную стадию дернового периода почвообразования;
гидрографическими и гидрогеологическими факторами, вызывающими избытки воды (затопляемые низменности, подтоплении земель, выходы грунтовых вод).

Причины переувлажнения земель подразделяются на зональные и местные. Зональные причины обусловлены климатическими условиями - атмосферные осадки их распределение во времени, испарение и др. Преобладание атмосферных осадков над испарением ведет к переувлажнению земель,

За пределами гумидной зоны (зоны избыточного увлажнения) наличие переувлажненных земель (около ЗО% всех земель) обусловлено местными причинами: геолого-структурные особенности, геоморфологические, гидрологические, гидрогеологические и литолого-почвенные условия, растительность, мерзлотные процессы.

Геолого-структурные особенности территории определяют рельеф местности, степень его расчленённости, условия питания и разгрузки подземных вод. Тектонические движения, вызывающие опускание поверхности земли, способствуют заболачиванию.

Геоморфологические условия - рельеф поверхности, степень естественной дренированности (густота речной сети, глубина вреза русел рек и пр.), уклоны поверхности земли - определяют степень ее переувлажненности. Наиболее заболочены безуклонные равнины, поймы рек.

Гидрологические условия - режим уровней, стока, русловых процессов рек, озер, болот - определяют условия водного питания переувлажненных земель, их затопление и подтопление.

Гидрогеологические условия переувлажненных земель определяют степень участия подземных вод в водном питании земель.

По степени участия подземных вод в водном питании переувлажненных земель выделяют четыре схемы гидрогеологических условий:

подземные воды не участвуют в водном питании;
принимают участие только грунтовые воды, формирующиеся в пределах переувлажненных массивов и на их ближайшей периферии;
переувлажнение происходит за счет межпластовых вод, формирующихся за пределами этих массивов;
принимают участие глубокие водоносные горизонты, области питания которых значительно удалены от мест разгрузки.

Эти схемы определяют взаимосвязь грунтовых (болотных) вод с глубокими горизонтами, их режим и баланс, тип торфяной залежи.

Литолого-почвенные условия влияют на формирование избыточной влаги на поверхности и в почвенном слое, а также грунтовых вод. Почвы и подстилающие их грунты могут быть охарактеризованы следующими количественными показателями: водопроницаемостью и водовместимостью почвогрунтов, степенью однородности по глубине, слоистостью и наличием слабоводопроницаемых слоев.

По генезису покровные отложения подразделяют на торфяники (органогенная порода) и минеральные гидроморфные почвогрунты.

Среди переувлажненных земель наиболее распространены глины, тяжелые и средние суглинки, торфяники, реже встречаются легкие суглинки, супеси и пески, когда они подстилаются слабоводопроницаемыми грунтами.

Растительность оказывает влияние на приходные (снегозадержание, уменьшение поверхности стока и др.) и расходные (испарение) элементы водного питания земель. С изменением растительности связано, например, заболачивание вырубок и лесных гарей. На этом основан биологический дренаж - использование деревьев, обладающих высокой транспирационной способностью, для осушения.

Вопрос 5

Водный баланс переувлажненных земель

Для наиболее сложных природных условий водный баланс мелиорируемых земель включает следующие составляющие: атмосферные осадки; поверхностные, грунтовые и грунтово-напорные воды, поступающие с прилегающих водосборов, инфильтрационные воды рек и водохранилищ; конденсационные воды; транспирацию; испарение с поверхности почвы и воды.

В зависимости от особенностей природных условий объекта отдельные составляющие могут вообще не участвовать, или участвовать периодически в формировании водного баланса.

Участвующие в формировании водного режима воды отличаются не только количеством, но и содержанием в них воздуха, питательных веществ, температурой и др.

Если для производства сельскохозяйственных работ на осушаемых землях основное значение имеет содержание влаги в почве, то произрастание растений и формирование урожая сельскохозяйственных культур зависят от содержания в почве влаги, а также от воздуха, тепла, питательных веществ, развития агробиологических процессов в разные периоды вегетации.

Наиболее сложный вид имеет уравнение водного баланса заболоченных пойм до их мелиорации:

З = О + А + Д + Г + Гн + Гф + Га + К – И – Т

где З – запас воды в почве и на ее поверхности;

О – осадки;

А – аллювиальные воды;

Д – делювиальные воды, поступающие с водосбора;

Г – грунтовые воды, поступающие с водосбора;

Гн – грунтово-напорные воды;

Гф – фильтрационные воды, поступающие из рек и водохранилищ;

Га – грунтовые воды, образующиеся за счет аллювиальных вод;

К – конденсация;

И – испарение;

Т – транспирация.

При атмосферном типе водного питания уравнение водного баланса имеет вид:

З = Г + О + К – И – Т

В случае замкнутого бассейна:

З = О + К – И – Т

При притоке фильтрационных вод из рек и водохранилищ:

З = Гф + О + К – И – Т

В случае грунтово-напорного питания, когда напорные воды выходят на поверхность, уравнение водного баланса имеет вид:

З = Гн + О + Д + К – И – Т

При капиллярном заболачивании:

З = Гнк + О + Д + К – И – Т

где Гнк – капиллярные воды, которые поступают из напорного горизонта в почву под давлением.

В случае намывного делювиального питания:

З = О + Д + К – И – Т

При намывном аллювиальном питании:

З = О + А + К – И – Т

Водный баланс составляют к началу производства весенних полевых работ и ко времени уборки урожая для слоя почвы 0,5…0,6 м и периода произрастания выращиваемых культур для слоя почвы 0,8…1,0 м.

Гидромелиоративные мероприятия коренным образом изменяют водный режим заболоченных земель, величину и число входящих в водный баланс составляющих.

Баланс зольных элементов на осушаемых землях.

Баланс зольных элементов составляется для оценки питательного (пищевого) для растений режима почвы.

В приходную часть баланса входят следующие элементы: запас питательных веществ в почве в начале периода Sн; поступление зольных элементов с осадками По с семенами Пс, с грунтовыми и напорными водами Пг, из воздуха с пылью и за счет поглощения газообразного азота Пв; образование питательных веществ в почве микроорганизмами Пм; внесение удобрений Пу. При дополнительном орошении вводится элемент - поступление с поливной водой Пn.

В расходную часть баланса входят: вынос зольных элементов с урожаем и сорняками Ру; вымыв питательных элементов поверхностным стоком Рс; вынос веществ с дренажным стоком Рд; запасы элементов питания в конце расчетного периода Sк.

Уравнение баланса зольных элементов имеет следующий вид:

(По + Пс + Пn + Пв + Пм + Пу) – (Ру + Рс + Рд) = Sк - Sн

Основными приходными элементами баланса являются Sн, Пу и Пм, на землях грунтового и грунтово-напорного питания существенна роль Пг.

Мелиорация должна быть направлена на сохранение и приумножение плодородия почв, сокращение потерь элементов питания растений (азот, фосфор, калий, кальций и др.) с дренажным стоком (вынос с поверхностным стоком и грунтовыми водами).

Элементы водного и питательного баланса принимают по данным изысканий, проводимых для обоснования проектов осушения с использованием материалов гидрометеорологических наблюдений, рекомендаций научных и опытно-производственных организаций.

Вопрос 6.

Осушение как участник водохозяйственного комплекса.

Особенности осушительных мелиораций как участника ВХК.

В среднем по стране каждый осушаемый гектар дает продукции в 1,5 раза больше, чем не мелиорированный (орошаемый в 5,8 раза больше). Особый упор сейчас делают на повышение эффективности использования осушаемых земель и сокращение сроков получения на этих землях проектной урожайности. Это может быть достигнуто регулированием водного и питательного режимов. Рациональное расходование воды необходимо даже в тех зонах, где за вегетацию сумма осадков превышает испарение.

Одним из способов, реализующих рациональное использование водных ресурсов, в осушении является создание польдерных осушительных систем в поймах рек, которые позволяют рационально использовать как поверхностные, так и грунтовые воды.

В то же время развитие агромелиоративной обработки осушенных полей, в том числе глубокое рыхление с окультуриванием подпочвенного слоя и кротованием, а также все большее внесение удобрений на осушаемых землях, тем более в условиях дождевания, приводят к интенсификации выноса питательных веществ и загрязнению рек-водоприемников.

Поэтому осушительные мелиорации как участника ВКХ можно рассматривать в нескольких аспектах:

Первый - при осушении происходит сработка «вековых» запасов грунтовых вод. И на некоторое время (до 7 лет) сток рек-водоприемников увеличивается. Расходы летней межени возрастают в 1,5...2 раза. Осушение, трансформируя режим стока, влияет определенным образом на водные ресурсы.

Второй - в зоне неустойчивого увлажнения осушаемые земли необходимо в засушливые периоды увлажнять с помощью подъема грунтовых вод или орошения дождеванием. Это переводит осушительные системы в категорию осушительно-увлажнительных или осушительно-оросительных и делает их в составе ВКХ водопотребителями.

Третий - интенсивные способы земледелия, глубокое рыхление, кротование, а также значительные дозы внесения минеральных удобрений (более 100 кг/га д. В. азота) превращают осушительные системы в источник загрязнения рек-водоприемников, так как водоотведение может составить 30. ..50% водоподачи (осадки + оросительные нормы).

Четвертый - осушение земель с грунтовым типом водного питания снижает уровень грунтовых вод не только на осушаемой территории, но и на прилегающих землях, Таким образом, осушение влияет на экологию сопряженных биогеоценозов.

Рациональное использование водных ресурсов при осушении.

Для комплексного решения водохозяйственных проблем при осушительных мелиорациях необходимо:

создавать системы, позволяющие регулировать сток с осушаемых территорий. Для этого осушительные каналы и дрены должны иметь устройства, прекращающие сброс дренажных вод в засушливые периоды вегетации. В ряде случаев осушительная сеть может способствовать ускорению подачи воды в почву;
более эффективно использовать местные водные ресурсы за счет создания водохранилищ и прудов, собирающий дренажный и поверхностный сток для увлажнения, водоснабжения, рыбоводства, здравоохранения и отдыха;
осмотрительно проводить при мелиорации пойменных земель регулирование водоприемников, учитывая, что возможны переосушение территории и уменьшение общей водности речного бассейна;
шире применять польдерное осушение, включающее систему защитных дамб, каналов, дрен и насосных станций, предназначенных для откачки воды с обвалованной территории. Точное регулирование уровня грунтовых вод на таких системах предотвращает переосушение и способствует увеличению водности речного бассейна;
создавать мелиоративные системы комплексного регулирования водного, питательного и теплового режимов, позволяющие в 1,5...2 раза увеличить продуктивность осушаемых земель и повысить эффективность использования оросительной воды;
осуществлять оборотное использование дренажного стока для орошения осушаемых земель и в целях предотвращения загрязнения окружающей среды;
снижать отрицательное влияние осушительных систем на прилегающие территории; использовать водохранилища и озера на осушаемых землях для рыбоводства.

Вопрос 7

Типы водного питания избыточного увлажненных земель. Типы гидрогеологических условий переувлажненных земель

Под типом водного питания понимается комплекс взаимосвязанных природных условий, которые характеризуют местоположение объекта относительно основных элементов рельефа (на водоразделе, склоне, в долине), рельеф его поверхности, почвы, геологическое строение и гидрогеологические условия, растительный покров. Эти условия поступления воды на заболоченную территорию определяют состав воды и формируют водный режим объекта. Рассмотрим изменение водного режима территории от водораздела к долине

На водоразделе основными водами, участвующими в формировании водного режима, являются атмосферные осадки, грунтовые воды расположены глубоко и существенной роли не играют. На склоне, в верхней его части, также основным источником водного питания являются атмосферные осадки, в средней части склона к атмосферным осадкам добавляются делювиальные (поверхностные) воды, поступающие с верхней части склона. В нижней части склона водный режим уже более сложный, помимо атмосферных осадков, на него оказывают влияние поверхностные воды с вышерасположенной части склона, кроме того, здесь могут близко залегать и грунтовые воды.

По классификации А. Д. Брудастова выделяются пять типов водного питания земель: атмосферный, грунтовый, грунтово-напорный, склоновый (делювиальный), намывной (аллювиальный).

В условиях орошения, особенно склонных к засолению почв, при промывном водном режиме причиной переувлажнения земель могут быть поливные воды, поэтому может быть выделен дополнительно оросительный ТВП.

В пределах одного массива с переувлажненными почвами может быть несколько типов водного питания, то есть смешанный ТВП.

При атмосферном ТВП основным источником избыточной влаги являются атмосферные осадки, выпадающие на переувлажненную и осушаемую территорию. Он свойствен землям, расположенным на водоразделе и верхней части склонов, с малыми уклонами поверхности и со слабоводопроницаемыми почвами (глины, суглинки) и с глубоким (3...5 м и более) залеганием грунтовых вод.

При грунтовом ТВП причина переувлажнения - неглубоко залегающие грунтовые воды. В зависимости от условий формирования последних выделяют три подтипа:

первый - поток грунтовых вод со склонов;
второй - поток фильтрационных вод водохранилищ и рек;
третий - бассейн грунтовых вод.

Первый подтип свойствен болотам, расположенным в понижениях рельефа, особенно в поймах, и на нижних частях склонов. Болота, как правило, низинные, реже переходные.

Второй подтип имеет место при высоком залегании уровня воды в гидрографической сети, вызывающего подтопление земель. В зависимости от интенсивности и продолжительности поступления фильтрационных вод образуются избыточно увлажненные минеральные заболоченные земли сначала на отдельных пониженных участках, затем на всей площади.

Третий подтип свойствен плоским слабодренированным равнинам, сложенным проницаемыми грунтами (пески, супеси и др.), грунтовые волн залегают неглубоко, зоны их питания и разгрузки почти совпадают. Уклоны грунтовых вод практически отсутствуют, уровень их копирует поверхность земли. Переувлажненные земли представлены часто песками и низинными торфами, реже переходными и верховыми торфами, супесями и суглинками.

При грунтово-напорном ТВП основная причина переувлажнения - воды напорного водоносного горизонта, перекрытого сверху слабоводопроницаемыми грунтами.

При грунтово-напорном ТВП выделяются три подтипа: первый - выклинивание напорных вод через гидрогеологические «окна» в водоупоре (древние ложбины стока, карстовые воронки, трещины и пр.), второй - площадное выклинивание напорных вод, третий - капиллярное заболачивание.

Первый подтип наиболее свойствен низинным болотам в притеррасных частях пойм, нередко напорные волы выходят в виде восходящих родников на поверхность или в озера. Земли постоянно переувлажнены, тяжело поддаются осушению.

Второй подтип распространен шире, чем другие, разделяющий водоносные пласты относительный водоупор не разрушен, грунтовые воды подпитываются напорными водами.

Третий подтип отличается тем, что слабоводопроницаемые покровные отложения (глина, суглинки) характеризуются большой высотой капиллярного поднятия и отсутствием грунтовых вод.

При склоновом ТВП переувлажнение происходит в результате поверхностного стока с прилегающих к объекту осушения склонов. Он свойствен заболоченным землям на склонах, характеризующихся большими уклонами и сложенных слабоводопроницаемыми грунтами.

При намывном ТВП переувлажнение происходит в результате периодического затопления земель паводковыми и другими водами, выходящими из берегов рек и озер. К этому ТВП относятся озерные и речные поймы, а также дельты рек, приморские низменности (подвержены затоплению при сгонно-нагонных течениях).

Гидрогеологические условия переувлажненных земель определяют степень участия подземных вод в водном питании земель. Известно 16 основных типов гидрогеологических условий переувлажненных земель, которые охарактеризованы в таблице 1. Роль подземных вод в водном питании нарастает от 1-го к 12-му типу, при 1...3-м, 13-м, 14-м и 16-м типах в переувлажнении участвует в основном верховодка, при 8-12-м и 15-м типах - напорные воды. При 8-м и 10-м типах водообмен между грунтовыми водами и нижележащими водоносными горизонтами происходит через относительные водоупоры или гидрогеологические «окна» в них. Тип 16-й характерен для районов с многолетнемерзлыми породами.

По степени участия подземных вод в водном питании переувлажненных земель выделяются четыре схемы гидрогеологических условий: подземные воды не участвуют в водном питании, принимают участие только грунтовые воды, формирующиеся в пределах переувлажненных массивов и на их ближайшей периферии; переувлажнение происходит за счет межпластовых вод, формирующихся за пределами этих массивов: принимают участие глубокие водоносные горизонты, области питания которых значительно удалены от мест разгрузки.

Вопрос 8

Атмосферный тип водного питания. Условия формирования. Методы и способы осушения

При атмосферном типе водного питания, как правило, заболоченные земли расположены на водоразделе и верхней части склонов. Площадь водосбора примерно равна площади заболоченных земель. Грунты слабопроницаемы, глинистые и суглинистые. Рельеф плоский, с малыми уклонами и характерными микропонижениями. Грунтовые воды расположены глубоко (5.. .30 м) и почти не участвуют в заболачивании. Основной источник водного питания - атмосферные осадки, а также конденсационные воды, которые имеют большое значение для жизни растений.

Воды атмосферных осадков застаиваются на поверхности главным образом в микропонижениях, западинах, образуя верховодку. Создается пестрая картина чередующихся между собой свободных от воды участков почвенного покрова и заполненных водой понижений. Так как атмосферные осадки содержат мало питательных веществ, то поэтому для водоразделов характерно образование верховых болот.

Метод осушения характеризует основной принцип воздействия на неблагоприятный водный режим переувлажненных земель с целью преобразования его в оптимальный для их хозяйственного использования. Метод осушения определяет направленность мелиоративных мероприятий, принимается в зависимости от типа водного питания осушаемых земель с учетом характера их использования.

Способ осушения - способ сбора и отвода избыточных поверхностных и (или) подземных вод осушаемых земель - это сочетание технических средств и агротехнических приемов для осушения земель. Способ осушения устанавливается исходя из метода осушения и типа водного питания земель.

Вопрос 9

Грунтовый ТВП. Методы и способы осушения. Условия применения и принципы действия дренажа

Грунтовый тип водного питания характеризуется высоким положением грунтовых вод, формирующихся в хорошо водопроницаемых грунтах разной мощности. В зависимости от характера формирования грунтовых вод выделяют следующие подтипы грунтового водного питания:

Приток вод с водосбора (рис.1, а).

Участки расположены в пониженных элементах рельефа: нижних частях склонов, в притеррасных частях долин, в поймах и местных понижениях. Грунты песчаные и супесчаные разной мощности подстилаются водоупорном. Грунтовые воды поступают с водосбора и расположены близко к поверхности. Водосборные площади значительно превосходят заболоченные. Грунтовые воды могут быть минерализованными за счет вымыва солей из пород, в которых они формируются.

На землях этого подтипа образуются, как правило, низинные болота - наиболее ценные для сельскохозяйственного использования. В тех случаях, когда поступление грунтовых вод в верхние слои торфа постепенно прекращается, могут o6paзоваться переходные, а затем верховые болота.

3амкнутый бассейн (рис. 1, б).

Этот подтип водного питания характерен для земель, состоящих из хорошо водопроницаемых грунтов, подстилаемых водоупором. Размеры заболоченных площадей изменяются от сотен до миллионов гектаров (Мещера, Белорусское Полесье). Водосборные и заболоченные площади примерно равны. Грунтовые воды образуются за счет атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на заболоченную площадь. Осадки превышают испарение и транспирацию. Уровень грунтовых вод расположен близко к поверхности. Рельеф плоский с характерными микро- и мезопонижениями. Почвы обычно малоплодородные, если не считать болотных. На повышенных местах произрастают сосновые леса, в понижениях - березовые, ольховые, осиновые. Реки имеют небольшие уклоны. Много крупных и мелких озер. Преобладают низинные болота, которые характеризуются значительной мощностью торфа, образовавшегося вследствие зарастания озер или заболачивания пойм. Переходные и верховые болота формируются, как дальнейшая стадия развития низинных.

Приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ (рис. 1, в).

При высоком положении уровней воды в реках и водохранилищах вода инфильтруется на прилегающие земли, пополняя грунтовые воды и подпирая ил уровень, что приводит к развитию процессов заболачивания сначала на пониженных элементах рельефа, а затем и на всей территории элемента в зоне подпора.

Вопрос 10

Грунтово-напорный ТВП. Методы и способы осушения

Различают два подтипа водного питания:

Выклинивание напорных вод (рис. 1, а). При этом подтипе водного питания напорные воды выходят на поверхность в местах размывов верхней водонепроницаемой толщи и образуют одно или цепочку соединенных протоками озер, на месте которых формируются притеррасные болота. Озера отличаются обычно постоянными уровнями, холодной водой.
Капиллярное заболачивание (рис. 1, б). Верхний слабопроницаемый слой не разрушен, и вода насыщает его под давлением. Заболачивание усиливается выпадающими осадками, делювиальными водами.

При грунтово-напорном типе водного питания осушать объекты наиболее сложно. Заболоченные земли располагаются обычно в нижних частях склонов, в долинах и поймах рек. Напорный водоносный пласт расположен между двумя слабопроницаемыми слоями. Грунтовые воды находятся под напором вследствии геодезической разности высот мест их формирования и разгрузки. Пьезометрический уровень напорных вод располагается как в зоне верхнего слабопроницаемого слоя, так и выше поверхности земли. Воды обычно минерализованные. На некоторых объектах имеются сообщающиеся напорные горизонты. Напорное питание может проявляться в подпитывании грунтовых вод через окна в водоупоре, подстилающем водоносный слой. Образуются низинные болота.

Вопрос 11

Склоновый тип водного питания. Методы и способы осушения

При склоновом типе водного питания переувлажнение происходит в результате поверхностного стока с прилегающих к объекту осушения склонов. Он свойствен заболоченным землям на склонах, характеризующихся большими уклонами, сложенных слабоводопроницаемыми грунтами.

Условия формирования:

- тяжелые почвы с коэффициентом фильтрации меньше 0,01 м/сут;

-участки, расположенные на пологих склонах и в нижних частях склона.

Склоновый тип водного питания характеризуется поступлением и застаиванием на осушаемой территории поверхностного стока с прилегающих к объекту осушения склонов. Застаивание поверхностных вод вызывает заболачивание земель, мешает их сельскохозяйственному использованию.

Заболоченные земли расположены в пониженных частях склонов, в долинах рек. Прилегающие водосборы сложены слабопроницаемыми грунтами. Выпадающие на водосборе осадки не могут просочиться вглубь и стекают в виде склоновых делювиальных потоков. Грунты минеральные слабопроницаемые, рельеф плоский, выровненный наносами, поступающими с делювиальными водами. Прилегающие склоны бывают изрыты большими и малыми оврагами. Делювиальные воды вследствие малых уклонов и слабой проницаемости грунтов застаиваются и вызывают заболачивание земель.

Способ осушения - способ сбора и отвода избыточных поверхностных и (или) подземных вод осушаемых земель- это сочетание технических средств и агротехнических приемов для осушения земель. Способ осушения устанавливается исходя из метода осушения и типа водного питания земель.

Вопрос 12

Намывной тип водного питания

Намывной тип водного питания характеризуется поступлением и застаиванием на осушаемой территории поверхностных делювиальных или паводковых вод. Застаивание поверхностных вод вызывает заболачивание земель, мешает их сельскохозяйственному использованию.

Различают следующие два подтипа.

Аллювиальный. Заболоченные земли расположены в поймах рек и озер, Весенние паводки растянуты, затапливают поймы дольше допустимого времени, задерживают начало сельскохозяйственных работ или вообще превращают земли в непригодные для сельскохозяйственного использования. Летне-осенние паводки затрудняют уборку или приводят к гибели и снижению урожая возделываемых культур (рис. 1, а).

Почвы пойм - минеральные или низинные болота, богатые запасами питательных веществ для выращивания культур.

Делювиальный. Заболоченные земли расположены в пониженных частях склонов, в долинах рек. Прилегающие водосборы сложены слабопроницаемыми грунтами. Выпадающие на водосборе осадки не могут просочиться внутрь и стекают в виде склоновых делювиальных потоков. Грунты минеральные слабопроницаемые, рельеф плоский, выровненный наносами, поступающими с делювиальными водами. Прилегающие склоны бывают изрыты большими и малыми оврагами. Делювиальные воды вследствие малых уклонов и слабой проницаемости грунтов застаиваются и вызывают заболачивание земель (рис. 1, б).

Переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основные факторы, обусловливающие образование ' и территориальное размещение болот: температура воздуха и количество атмосферных осадков; климат и геолого-геоморфологические условия местности; климат, рельеф и гидрологический режим местности; климат и геоморфологические условия; климат, геоморфологические и гидрогеологические условия; климат, рельеф, литологическое и геологическое строение, поверхностные и грунтовые воды, растительность и др.

Для определения вида водного питания необходимы топографический план осушаемой территории, карта водосборной площади, гидрогеологические профили, гидрогеологическая карта с гидра- и пьезоизогипсами при наличии грунтовых и грунтово-напорных вод.

Вопрос 13

Требования сельскохозяйственных растений и технологий производства к водному режиму осушаемых земель (аэрация почвы, влажность почвы и др.)

Правильное сельскохозяйственное использование заболоченных земель требует поддержания на них нужного для сельскохозяйственных культур водного, воздушного, биологического, питательного и теплового режимов почвы (таблица 1). При осушении земель водно-воздушный режим почвы (режим осушения) должен обеспечивать получение проектной урожайности. Этот режим не только не остается одинаковым для разных сельскохозяйственных культур, но и для одной и той же культуры изменяется во времени, в соответствии с фазами развития растений и климатическими условиями.

Режим осушения характеризуется следующими показателями: влажностью и аэрацией почвы, продолжительностью затопления почвы и подтопление ее верхних слоев в различные периоды вегетации, глубиной залегания подземных вод. Они оцениваются пределами оптимальной влажности и содержанием воздуха в корнеобитаемом слое почвы, диапазоном оптимальной температуры в корнеобитаемом слое почвы, интервалами оптимального колебания уровней грунтовых вод (верховодки) в вегетационный период.

Для обеспечения аэрации (аэрация - количество воздуха в долях от объема), необходимой для дыхания корней и правильного разложения органического вещества (образования усвояемых форм пищи растений), в почве должен происходить постоянный газообмен, при котором весь объем воздуха в активном (корнеобитаемом) ее слое мог бы обновляться в течение не слишком продолжительного срока. Объем же воздуха, содержащийся в этом слое, должен составлять: для многолетних трав не меньше 5-20% от скважности почвы; для зерновых культур не меньше 20-3%; для корнеплодов и картофеля 35-40%.

Благоприятные условия воздушного режима обеспечиваются при суммарном содержании кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе корнеобитаемого слоя около 20…21% от объема воздуха. Если углекислого газа содержится 2…3%, кислорода должно быть не менее 15%.

Характер распространения корневой системы основных сельскохозяйственных культур на торфяных почвах, по данным Д.Г. Голово, показан в таблицах 2 и 3, а на пойменных минеральных почвах, по данным З.В. Лисютиной, - в таблице 4.

Наибольшая влажность почвы в активном слое для трав должна быть около 70-85% от полной влагоемкости, для зерновых культур - 70-85%; для корнеплодов -60-65%.

Оптимальные значения влажности изменяются в период вегетации. Обычно в начале вегетации для растений требуется более высокая влажность почвы, в период формирования урожая она может быть ниже. На мелиорируемых землях оптимальную влажность необходимо создавать в активном слое почвы, мощность которого определяется в первую очередь глубиной распространения корневой системы сельскохозяйственных растений.

Вопрос 14

Нормы осушения. Изменение норм осушения по периодам.

Норма осушения - оптимальная для хозяйственного использования осушаемых земель глубина стояния грунтовых вод. Она изменяется во времени по фазам развития сельскохозяйственных культур.

Норма осушения должна обеспечивать, с одной стороны, необходимую аэрацию почвы и связанный с этим пищевой и тепловой режимы, а с другой стороны достаточную для растений влажность почвы (особенно в сухие периоды). Глубины залегания грунтовых вод (или нормы осушения), при прочих одинаковых условиях, могут быть меньше в следующих случаях:

для растений с большим коэффициентом водопотребления и неглубокой корневой системой;
при более сухих и теплых климатических условиях;
на почвах, обладающих меньшей капиллярностью и влагоемкостью;
для культур, менее требовательных к условиям аэрации и температуры почвы.

Различают предпосевные (период начала обработки почв), посевные, средние за вегетационный период и другие нормы осушения.

Предпосевные нормы осушения определяются условиями проведения механизированных сельскохозяйственных работ. Минимальные предпосевные нормы в зависимости от применяемых тракторов на минеральных почвах под все культуры 30...50 см, на торфяных почвах 40...50 см при использовании земель под зерновые культуры и травы и 50...60 под овощные культуры.

Вопрос 15

Критическая глубина грунтовых вод в регионах распространения засоленных переувлажненных почв.

Критическая глубина грунтовых вод - глубина залегания их уровня, при котором поступление воды в корнеобитаемую зону минимальное. Критическая глубина больше нормы осушения, она зависит от мощности корневой системы, высоты капиллярного поднятия воды и минерализации грунтовых вод.

При критической глубине залегания уровней грунтовых вод почва не заселяется. Ее принимают в качестве расчетной (вместо нормы осушения) при наличии минерализованных грунтовых вод.

Для основных регионов распространения засоленных переувлажненных почв критическая глубина грунтовых вод приведена в таблице 1.

Для зоны осушения критическая глубина в 1,5...3 раза меньше, чем для аридной зоны, где она колеблется от 1,4...2,0 м (Поволжье) до 2,5...3,0 м (Средняя Азия).

Вопрос 16

Допустимая продолжительность затопления сельскохозяйственных земель.

Осушительная сеть, регулирующая водный режим переувлажненных тяжелых минеральных почв, в вегетационный период должна освобождать поверхность почвы и пахотный горизонт от избыточной влаги в течение 1...3 сут. после дождя.

Затопление поверхности осушаемых земель летнепаводковыми водами (речными и склоновыми) в течение вегетации не допускается, поскольку это приводит к резкому угнетению растений из-за недостатка кислорода в почве, особенно если поверхностные воды прогреваются и количество растворенного кислорода уменьшается. Поэтому интенсивно вегетирующие зерновые и пропашные культуры гибнут после затопления в течение нескольких суток, сильно снижается урожайность и у более влаголюбивых трав (рисунок 1).

По той же причине недопустимо весеннее затопление земель, на которых размещаются севообороты с озимыми культурами. Допустимая продолжительность весеннего затопления сенокосов и пастбищ зависит от состава трав. По данным Б. Д. Оношко, травы можно разделить на три группы:

выдерживающие длительное затопление от 20 до 40 сут. (бекмания, канареечник, мятлик болотный);
допускающие затопление не более 20...25 сут. (тимофеевка, клевер белый, мятлик луговой, полевица белая);
не выдерживающие затопление более 7...10 сут. (овсяница луговая, ежа сборная, клевер красный, райграс).

При раннем, допустимом по продолжительности, весеннем затоплении и содержании плодородного наилка в воде затопление пойменных земель полыми водами полезно и повышает плодородие почв.

Потери урожая от кратковременных (на 2...3 суток) подъемов уровня грунтовых вод на глубину 0,5 м от поверхности земли принимают в расчетах равной 10…20%, на глубину 0,6 м – 8…14% и 0,7 м – 5…10%.

Затопление весенними застойными водами посевов озимой пшеницы в течение 3 сут. снижает урожай на 20...40%, 3...6 суг. - 30...90%, 7 сут. и более - на 80…100%; при слое воды весеннего паводка 7 см погибает 27% растений, а урожай снижается на 54%, слое 11 см – соответственно, на 75% и 71%.

Подтопление корневой системы капусты в период формирования кочана в течение 2 саг. снижает урожай на 19%, 5 уст. - на 66% и 7 уст. - на 74%. При подтоплении капусты в стадии завязывания качана до половины корневой системы в течение 2 сут. урожай уменьшается на 7%, 5 сут - на 25% и на 7 суг. - на 40%, а до корневой шейки, соответственно, на 9,38 и 90%.

Вопрос 17

Допустимые сроки отвода воды в летне-осенний период.

При проектировании поглотительных колонок и колодцев-поглотителей, заполненных фильтрующем материалом до подошвы пахотного слоя и начинающих эффективно работать после оттаивания почвогрунтов на глубину 0,15...0,20 м, продолжительность отвода поверхностных вод в ранневесенний период, определяемую по формулам таблицы 3, уменьшают на 30…40%.

Продолжительность периода отвода избыточных вод, в течение которого уровень грунтовых вод должен понизиться до минимально допустимой глубины (таблица 4), определяют с учетом следующего условия. Регулирующая сеть осушительной системы должна обеспечивать в этот период такой водно-воздушный режим почвы, при котором потери урожая от ее переувлажнения не превышают 15...20%. Для пахотных, лугопастбищных и сенокосных угодий она равна соответственно 3,5 и 10 сут.

Вопрос 18

Методы и способы осушения сельскохозяйственных земель

При проектировании осушительных систем используют пять основных методов осушения, воздействие которых в конкретных условиях может быть усилено применением дополнительных методов (таблица1).

При развитии орошения на осушаемых землях возникла необходимость выделять оросительный ТВП. Основные методы осушения при нем – профилактический - соблюдение научно обоснованного режима поливов и ограничение потерь воды в оросительной сети и на поле, дополнительный - ускорение поверхностного и внутреннего стока, образующегося при использовании оросительной воды.

Табл.1 Методы осушения земель

Тип водного питания	Метод осушения
Основной	Дополнительный
Атмосферный	Ускорение поверхностного стока	Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв
Грунтовый	Понижение уровней грунтовых вод (ускорение внутреннего стока)	Перехват потока грунтовых вод, уменьшение их притока
Грунтово-напорный	Понижение пьезометрических уровней и уровней грунтовых вод на объекте	Понижение пьезометрических уровней за пределами объекта осушения
Склоновый	Перехват на границе объекта склонового поверхностного стока	Уменьшение притока поверхностных вод со стороны
Намывной	Ускорение руслового паводкового стока, защита территории от затопления	Разгрузка реки (озера) системой мероприятий по регулированию и перераспределению стока

Ускорение поверхностного стока применяется при удалении с осушаемого массива поверхностных вод, образовавшихся за счет атмосферных осадков при атмосферном питании и делювиальном питании, когда поступление поверхностных вод с водосбора прекращено, а также при отводе паводковых вод.

Понижение уровня грунтовых вод в соответствии с требованиями сельскохозяйственных культур и технологии производства работ проводят в тех случаях, когда уровень грунтовых вод повышается из-за атмосферных осадков, перенасыщения грунтов поверхностными водами после паводкового затопления, поступления избыточных грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора.

Ограждение от поступления или регулирование поступления грунтовых и грунтово-напорных вод направлено на снижение интенсивности грунтового и грунтово-напорного питания.

Ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора или его регулирование для обогащения почвы питательными веществами целесообразно при делювиальном питании.

Защита от затопления водами рек, озер и водохранилищ или его регулирование при аллювиальном питании позволяет создать благоприятный водный режим и обогатить почву питательными веществами, содержащимися в наносах.

Ограждение от поступления фильтрационных вод из рек и водохранилищ позволяет понизить уровень грунтовых вод на прилегающей осушаемой территории и интенсифицировать сельскохозяйственное использование земель.

На большинстве объектов создание необходимого водно-воздушного режима осушаемых земель достигается совместным применением нескольких методов, особенно это относится к пойменным землям, водно-воздушный режим которых формируется с участием многих факторов.

Табл.2 Способы осушения земель

Тип водного питания	Метод осушения	Способ осушения
Атмосферный	Ускорение поверхностного стока	Открытые каналы (собиратели), искусственные ложбины, закрытые собиратели, планировка поверхности, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление почвы, выборочное бороздование, профилирование, грядование и гребневание поверхности, узкозагонная вспашка, вспашка вдоль склона)
Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв	Кротовый и щелевой дренажи, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление, глубокая вспашка, рыхление подпахотного горизонта, кротование, глубокое мульчирование почвы, известкование почвы, обработка почвы химическими мелиорантами, пескование торфов, мероприятия по уменьшению глубины промерзания и ускорению оттаивания почвы)
Грунтовый	Понижение уровня грунтовых вод	Открытые каналы (осушители), закрытый материальный дренаж (систематический или выборочный), вертикальный дренаж, кротовый и щелевой дренажи, углубление естественных дрен (реки, ручьи), кольматаж поверхности
Перехват потока грунтовых вод	Ловчие каналы и дрены, береговой дренаж, вертикальный дренаж
Уменьшение их притока	Антифильтрационные завесы, мероприятия по ограничению питания грунтовых вод (борьба с потерями в каналах и пр.), биологический дренаж
Грунтово-Напорный	Понижение пьезометрических уровней на объекте	Глубокий горизонтальный (открытый и закрытый) дренаж, вертикальный дренаж, разгрузочные скважины - усилители горизонтального дренажа
Понижение пьезометрических уровней за его пределами	Устройство водозабора подземных вод, мероприятия по ограничению питания напорного водоносного горизонта
Склоновый	Перехват на границе объекта склонового поверхностного потока	Нагорные каналы и ложбины, перехватывающие дрены, защитные дамбы
Уменьшение притока поверхностных вод со стороны	Комплекс противоэрозийных мероприятий на склоне (создание прудов, лиманов, лесонасаждение, вспашка зяби и пахота поперек склона, лункование почвы, повышение агротехники и интенсивности использования земель, оструктуривание почв)
Намывной	Ускорение руслового паводкового стока	Регулирование рек-водоприемников (спрямление, углубление, уширение, расчистка русла)
Защита территории от затопления	Обвалование рек, озер, нагорно-ловчих каналов
Разгрузка реки (озера) системой мероприятий по регулированию стока	Устройство водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн другой реки, перехват притоков реки (озера) каналом со сбросом воды ниже объекта

Способы осушения включают гидротехнические средства, агромелиоративные мероприятия, противоэрозийные мероприятия, а так же агротехнические приемы. Выбор способа осушения производится на основе технико-экономических расчетов.

Способ осушения определяет принципиальную схему и конструкцию основного элемента осушительной системы - ее регулирующей сети.

Согласно СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения (пункт 3.3):

3.3. Способы осушения и конструктивные решения осушительных систем должны обеспечивать создание на осушаемом массиве необходимого вводно-воздушного режима почв с учетом изменения во времени приходных элементов водного баланса.

Вопрос 19

Основные и дополнительные методы осушения

Практически техническими средствами можно воздействовать на все элементы приходной и расходной частей водного баланса, включая атмосферные осадки (борьба со снегонакоплением, ускорение таяния снега с помощью зачернения его поверхности, управление облачностью и т.д.), суммарное испарение (посадка влаголюбивых с большим транспирационным коэффициентом растений - биологический дренаж и т.д.), инфильтрацию и другие элементы баланса.

При развитии орошения на осушаемых землях возникла необходимость выделять оросительный ТВП. Основные методы осушения при нем - профилактический - соблюдение научно обоснованного режима поливов и ограничение потерь воды в оросительной сети и на поле, дополнительный - ускорение поверхностного и внутреннего стока, образующегося при использовании оросительной воды.

Вопрос 20

Осушительные системы. Схемы осушения

Осушительная система (ОС) - природно-хозяйственный комплекс, в состав которого входят осушаемая площадь и инженерные сооружения, обеспечивающие создание оптимального водного режима почвы путем удаления избытка влаги с целью получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур при сохранении необходимого уровня экологического равновесия.

Согласно СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения:

3.1. При проектировании осушительных систем должны быть установлены причины избыточного увлажнения территории и величина каждой из составляющих водного баланса во время весеннего, летне-осеннего дождевого паводков и в посевной период.

3.2. В зависимости от причин избыточного увлажнения на осушаемом массиве необходимо предусматривать:

защиту от поступления поверхностных вод с окружающей водосборной площади;

защиту от затопления паводковыми водами водоемов и водотоков;

отвод поверхностного стока на осушаемом массиве;

перехват и понижение уровней подземных вод на осушаемом массиве;

защиту от подтопления фильтрационными водами из водоемов и водотоков.

3.3. Способы осушения и конструктивные решения осушительных систем должны

обеспечивать создание на осушаемом массиве необходимого водно-воздушного режима почв с учетом изменения во времени приходных элементов водного баланса.

3.4. Защиту осушаемого массива от поступления поверхностных вод со склонов следует обеспечивать путем устройства нагорных каналов, регулирования стока вод со склонов в водоемах на тальвегах.

3.5. Защита территории от затопления паводковыми водами водотоков и водоемов должна обеспечиваться путем устройства оградительных дамб, зарегулирования паводковых вод в водоемах, увеличения пропускной способности русел рек, перераспределения стока между соседними водосборными площадями. При защите от затопления необходимо соблюдать также требования СНиП 2.06.15-85.

3.6. Защита территории от поступления фильтрационных вод из рек, озер, водохранилищ должна обеспечиваться путем устройства береговых дрен или линейной системы скважин вертикального дренажа с учетом требований СНиП 2.06.15-85.

3.7. Осушительную сеть необходимо проектировать в сочетании с мероприятиями по организации поверхностного стока и повышению фильтрационной способности грунтов.

3.8. Для перехвата подземных вод, поступающих с прилегающего водосбора, следует

предусматривать устройство ловчих каналов или дрен, линейной системы скважин вертикального дренажа, учащение систематического горизонтального дренажа. Для понижения уровней поземных вод на осушаемом массиве необходимо применять, как правило, закрытую осушительную сеть.

3.9. Тип осушительных систем с самотечным отводом воды или с ее откачкой насосами должен выбираться в зависимости от требований охраны окружающей природной среды и гидрологического режима водоприемника.

3.10. Обвалование осушаемого массива оградительными дамбами (устройство польдеров) необходимо применять:

на приморских, затапливаемых приливом или нагоном волны равнинах;

в поймах рек, подверженных затоплению весенними и летне-осенними паводками на сроки, превышающие допускаемые для данного вида сельскохозяйственного использования земель;

на приозерных низменностях и на затапливаемых территориях, примыкающих к водохранилищам, для ликвидации зон мелководья.

3.11. Осушительные системы без устройства оградительных дамб с откачкой воды насосами следует применять:

на безуклонных территориях, подтапливаемых водами морей, рек, озер, водохранилищ, при осушении замкнутых впадин во избежание строительства глубоких проводящих каналов;

на участках вдоль железных и автомобильных дорог при экономической нецелесообразности переустройства существующих водопропускных сооружений.

3.12. Для осушения сельскохозяйственных земель следует применять горизонтальный дренаж. Вертикальный дренаж допускается применять при осушении территории, сложенной однородными песками, торфяниками любой мощности, супесями и легкими суглинками мощностью до 2 м, которые подстилаются водоносными пластами с проводимостью более 150 м2/сут.

Линейную систему вертикального дренажа для защиты сельскохозяйственных угодий от подтопления фильтрационными водами рек, водохранилищ, озер или для перехвата поступающих на объект подземных вод следует применять при проводимости подстилающих пород не менее 300 м2/сут.

3.13. На осушительных системах с увлажнением за счет повышения уровня подземных вод должно обеспечиваться равномерное по площади увлажнение почвы в допускаемые для сельскохозяйственных культур сроки.

Подпочвенное увлажнение применяется в грунтах с коэффициентом фильтрации более 0,5 м/сут, при уклонах поверхности до 0,005 с использованием мелиорируемых земель под полевые севообороты и сенокосы.

3.14. Осушительные системы с увлажнением (орошением) дождеванием допускается проектировать при любой водопроницаемости почв и уклонах поверхности, позволяющих применять дождевальную технику.

3.15. Водозабор из подземных водоносных пластов необходимо предусматривать только для увлажнения дождеванием. При осушении земель вертикальным дренажом в качестве водозаборных следует использовать скважины вертикального дренажа.

Требования сельскохозяйственного производства к осушительным системам.

Условия проходимости тракторных агрегатов и самоходных сельскохозяйственных машин определяется типом почв, степенью ее окультуренности и влажностью (таблица 1).

При влажности выше Wнв торфяник теряет несущую способность верхних слоев почвы.

Несущую способность верхнего слоя торфяной почвы в зависимости от глубины залегания грунтовых вод находят по графику А. И. Голованова (рис. 10).

Требования к конфигурации осушаемых массивов и размещению полей севооборотов: форма осушаемых массивов должна обеспечивать создание севооборотных участков и полей севооборота прямоугольной и трапециидальной формы; отклонения размеров полей в севообороте допускаются не более 10...15%, а в особо сложных условиях - до 20%; границы севооборотных массивов и полей севооборота должны совмещаться с закрытыми коллекторами и открытыми каналами; размеры полей должны обеспечивать производительное использование сельскохозяйственной техники при выполнении технологических операций на полях, длина полей рекомендуется от 800 до 1500 м (меньшая цифра относится к среднемощным тракторам, большая - к мощным); соотношение между сторонами поля 1:2...1:3.

Схемой осушения называется расположение и увязка элементов осушительной сети в плане и вертикальной плоскости. Схемы осушительной и осушительно-увлажнительной сети зависят от сельскохозяйственного использования земель, типа водного питания, размеров полей севооборота, рельефа поверхности, условий эффективной работы сельскохозяйственных машин, границ землепользования.

Схемы осушения земель атмосферного ТВП. Метод осушения в этом случае – ускорение поверхностного стока воды с осушаемых полей. Регулирующую сеть устраивают в виде закрытых собирателей, располагаемых поперек движения поверхностного стока под острым углом к горизонталям местности (рисунок 1). Они сокращают длину пробега воды и снижают концентрацию стока по длине, что значительно уменьшает эрозионные процессы на осушаемых землях.

Если к осушаемому объекту примыкает лес, в котором снеготаяние обычно задерживается, то объект от притока вод ограждается нагорными каналами.

Регулирующая сеть впадает в коллекторы под прямым или близким к нему углом. Коллекторы впадают в магистральный канал или в водоприемник.

Для повышения эффективности работы закрытых собирателей (или дренажа) в устойчивых грунтах применяют кротование (рис. 2.). Кротование проводят вдоль склона между закрытыми собирателями. Вода из кротовин поступает в закрытые собиратели. При кротовании расстояние между закрытыми собирателями увеличивают.

Схемы осушения земель грунтового ТВП. При замкнутом бассейне грунтовых вод основной метод осушения - понижение их уровня.

При небольшой ширине осушаемого объекта и отсутствии притока вод со стороны

прилегающих земель достаточно провести один магистральный канал (рис. 3 а).

При этом подтипе водного питания особенно опасна переосушка, так как грунтовые воды формируются за счет атмосферных осадков и в засушливые периоды при усиленном испарении уровень их понизится до такой глубины, при которой прекратится подпитывание почвы влагой.

При значительной ширине осушаемой территории вне зоны осушающего действия магистрального канала устраивают закрытый дренаж (рис. 3 б). Если осушаемый объект является только частью обширной заболоченной территории, то после понижения уровня грунтовых вод на осушаемом объекте с прилегающих земель к нему будут поступать грунтовые воды. Их перехватывают ловчими каналами или дренами. Ввиду малых уклонов местности здесь целесообразно строить короткие дрены и закрытые коллекторы нескольких порядков.

В случае, когда на осушаемый объект поступают грунтовые воды с водосбора, устраивают ловчие каналы или дрены. По понижению массива прокладывают магистральный канал. В неосушенной части территории устраивают закрытый дренаж (рис. 4.).

При использовании осушаемых земель под естественные сенокосы и при предварительном осушении можно использовать открытую систематическую сеть (рисунок 5) или редкие глубокие каналы (рисунок 6).

При поступлении фильтрационных вод из водохранилищ или рек осушаемые объекты ограждают береговым дренажем, при необходимости устраивают ловчий канал (дрену) и систематический закрытый дренаж (рис. 7.).

Схемы осушения земель грунтово-напорного водного питания.

Пьезометрический уровень напорных вод, поступающих с водосбора, понижают с

помощью ловчего канала (дрены), который закладывают в местах наивысших напоров по границе объекта. Дно канала должно врезаться в водоносный пласт на глубину 30... 50 см. При большой глубине верхнего водонепроницаемого слоя применяют вертикальные колодцы, которые входят в водоносный пласт и выходят в ловчий канал или дрену.

Поверхностные воды, поступающие со склона, перехватывают нагорным каналом или совмещенным нагорно-ловчим каналом. С осушаемой территории их отводят закрытой или открытой сетью. Если магистральный и ловчий каналы (дрены) не могут обеспечить необходимое понижение пьезометрического уровня напорных вод, то на осушаемой территории дополнительно проводят глубокие каналы или глубокие дрены. Они выполняют две функции - служат для понижения пьезометрического уровня грунтовых вод и водоприемниками регулирующей сети.

Первая схема осушения включает устройство магистрального и ловчего канала, а также регулирующей сети для ускорения отвода поверхностных вод (рисунок 8).

Вторая схема осушения относится к случаю больших осушаемых территорий, когда ловчий и магистральный каналы не обеспечивают необходимого снижения напорности. В этом случае прокладывают дополнительные глубокие каналы (дрены), которые одновременно используются как коллекторы или магистрали регулирующей отвод поверхностных вод сети. Сеть в этом случае проектируется из следующих элементов: ловчего канала, глубоких дрен и коллекторов или системы закрытой или открытой сети, впадающей в коллекторы или глубокие каналы (дрены).

Схемы осушения земель при намывном водном питании. При намывном делювиальном питании, когда избыточные воды поступают с водосбора, их перехватывают нагорными каналами или дренами с фильтрующей засыпкой. Для отвода поверхностных вод при небольшой ширине осушаемой территории прокладывают также магистральный канал. При большой ширине территории дополнительно проектируют закрытые собиратели или открытую систематическую сеть (рисунок 9).

Чтобы уменьшить поступление поверхностных вод на осушаемый объект, на водосборе следует предусматривать глубокое рыхление и кротование почвы, строительство водоемов и т.п.

При намывном аллювиальном питании, когда заболачивание вызывается продолжительным затоплением пойменных земель, основными гидромелиоративными мероприятиями являются: регулирование рек-водоприемников, устройство защитных затопляемых или незатопляемых дамб, регулирование стока с водосбора водохранилищами на реках и притоках.

При хорошо водопроницаемых грунтах, малом притоке грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора регулирования реки бывает достаточно для осушения пойм. Для борьбы со склоновыми поверхностными или грунтовыми водами устраивают нагорные или нагорно-ловчие каналы. Схема осушения будет состоять из отрегулированного русла и оградительной сети.

При большой ширине пойм, когда этих мероприятий недостаточно, дополнительно применяют также закрытую или открытую осушительную сеть. Фильтрационные воды из рек, озер и водохранилищ на обвалованных территориях перехватывают береговым дренажем, устраиваемым вдоль дамб на осушаемой площади. От притока вод с водосбора массив ограждают нагорными, ловчими или нагорно-ловчими каналами (дренами). При необходимости проектируют закрытую или открытую регулирующую сеть. С обвалованных территорий воду обычно отводят насосной станцией, частично самотеком.

Вопрос 21

Состав осушительной системы. Назначение элементов осушительной системы

Осушительная система (ОС) - природно-хозяйственный комплекс, в состав которого входит осушаемая площадь и инженерные сооружения, обеспечивающие создание оптимального водного режима почвы путем удаления избытка влаги с целью получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур при сохранении необходимого уровня экологического равновесия.

Схема осушительной системы может быть представлена в таком виде:

Осушаемая, избыточно увлажненная площадь

Регулирующая часть системы (осушительная регулирующая сеть)

Проводящая часть системы (водоотводные и магистральный каналы)

Водоприемник

Стрелки показывают направление движения воды; в осушительной системе, схема движения воды обратна схеме движения воды в оросительной системе.

Регулирующая осушительная сеть, принимающая избыточные воды (почвенные и поверхностные) на осушаемой площади, переводит их в состояние водяных токов, доставляет их в проводящие каналы и таким путем поддерживает нужный водный режим на осушаемой площади. Проводящие каналы, принимающие поступающие в них воды из регулирующей сети, должны иметь достаточную глубину (и соответствующие размеры и уклоны), чтобы своевременно отводить поступающую в них воду в водоприемник.

Для регулирования влажности почвы осушительные системы должны иметь дополнительные устройства, позволяющие регулировать, уменьшать или задерживать сток воды с осушаемой площади, а в ряде случаев и доставлять недостающее количество воды на осушаемую площадь извне. Поэтому представленная схема осушительной системы (в собственном смысле) усложняется наличием специальных сооружений по доставлению и распределению дополнительной воды, необходимой для сельскохозяйственных культур на осушаемых землях в некоторые периоды.

Проводящая часть осушительной системы делается обычно в виде открытых, более или менее глубоких, но редких каналов, регулирующая же (более мелкая, но частая) осушительная сеть делается или закрытой (дрены и закрытые собиратели), или же временной - в виде ежегодно нарезаемых - и заравниваемых водоотводящих канав-борозд, чтобы не стеснять механизацию сельскохозяйственных работ или, наконец, постоянной открытой, где это возможно по характеру их использования (например луга).

Размеры, расположение и конструкция элементов, составляющих осушительную систему, должны отвечать поставленным хозяйственным задачам и соответствовать местным почвенным и гидрологическим условиям.

В состав ОС входят:

осушаемая площадь - объект мелиоративного воздействия, на которой создается и поддерживается необходимый для земледелия режим осушения;
осушительная сеть, отводящая избыточные воды с осушаемой площади и состоящая из регулирующей, оградительной и проводящей сети;
регулирующая сеть, отводящая избыточные воды с поверхности почвы и из пахотного слоя (открытые и закрытые собиратели) и понижающая грунтовые воды (дрены) для создания оптимального водно-теплового режима почвы;
оградительная сеть, защищающая осушаемую площадь от поступления с внешнего водосбора поверхностных (нагорные каналы) или грунтовых (ловчие каналы) вод;
проводящая сеть, принимающая воду из регулирующей и оградительной сети и отводящая ее за пределы осушаемой площади;
водоприемник, принимающий избыточные воды из проводящей сети и обеспечивающий в ней заданные уровни в расчетные периоды;
гидротехнические сооружения, поддерживающие заданный режим работы закрытой и открытой сети;
дорожная сеть, обеспечивающая эксплуатационное обслуживание осушительной сети и сооружений на ней и нормальное хозяйственное функционирование осушительной системы;
природоохранные сооружения и устройства, служащие для охраны естественного ландшафта, рекреационного и других видов несельскохозяйственного использования земель, видового обогащения сельских ландшафтов;
эксплуатационная сеть, обеспечивающая контроль и надзор за работой всех звеньев осушительной системы.

Вопрос 22

Ограждающая осушительная сеть. Ее назначение, конструкция. Нагорные и ловчие каналы. Расчет ловчих каналов.

Оградительная осушительная сеть служит для перехвата избыточных вод, поступающих на осушаемую территорию с прилегающих водосборов, из рек, озер, водохранилищ и морей. К ней относятся нагорные каналы, ловчие каналы, нагорно-ловчие каналы, береговой дренаж, пограничные каналы и дамбы.

Нагорные каналы перехватывают поверхностные, делювиальные воды, стекающие с водосбора на осушаемую площадь во время снеготаяния, дождей и верховодки. Их проектируют в плане по границе осушаемой территории и водосбора.

Согласно классификации А.Д. Брудастова, можно выделить четыре основных типа нагорных каналов:

Непрерывные (рис. 1), когда каналы располагаются непрерывно вдоль всего склона и непосредственно впадают в магистральный канал или водоприемник;
Прерывистые (рис.2), служащие как бы продолжением открытых проводящих каналов. Такое расположение нагорных каналов возможно, когда притекающие поверхностные воды не содержат большого количества наносов и не представляют сосредоточенных потоков;
Y - образные каналы (рис.3) устраивают в тех случаях, когда прилегающие склоны имеют большую изрезанность отдельными тальвегами;
Пограничные (рис.4), перехватывающие воду из примыкающих к осушаемому массиву залесенных водосборов. При осушении болот такие каналы располагают по границе залежи торфа.

Трасса нагорных каналов в плане должна иметь плановое очертание, а дно - однообразный уклон. Нагорные каналы выполняют трапецеидального профиля с несимметричным сечением (рис. 5): верховой откос делают пологим (в 2...5 раз положе низового) и засевают травами, заложение низового откоса принимают в зависимости от характера грунта. Глубина нагорных каналов должна быть не более 1... 1,2 м, причем грунт выемки следует размещать только на низовой стороне. Устройство такого обвалования значительно увеличивает площадь живого сечения канала. Чтобы предупредить заиление каналов наносами, поступающими вместе с водой, целесообразно вдоль верховой стороны их делать посадки кустарников.

Если трасса нагорного канала проходит через культурные сельскохозяйственные угодья (пашня, пастбище), то вместо открытых нагорных каналов можно применить закрытый собиратель, который для увеличения водозахватной способности можно совместить с ложбиной. Диаметр труб для такого собирателя подбирают расчетом.

Ловчие каналы. Ловчие каналы или дрены – разновидность оградительной сети, предназначенной для перехвата и понижения уровня грунтовых и грунтово-напорных вод, притекающих к осушаемой площади со стороны внешнего водосбора. Обычно их располагают в зоне выклинивания грунтовых вод в виде родников, а при наличии напорных грунтовых вод – вдоль линии наибольших пьезометрических напоров. Практически для речных долин это будет линия перехода коренного берега к пойме (рис. 7). При осушении болот в случае равномерного входа грунтового потока ловчие каналы следует располагать поперек потока грунтовых вод, вдоль границы торфяной залежи, а при сосредоточенных выходах - по воронкам минерального дна.

Для того чтобы ловчий канал наиболее эффективно перехватывал грунтовые воды и способствовал уменьшению их напора, нижняя часть его сечения должна врезаться в грунты, насыщенные водой. Поэтому, если ловчий канал трассирует по болоту или минеральным землям, то его глубину устанавливают в пределах 1,5 – 2 м, но с обязательным условием заглубления в подстилающие, хорошо водопроницаемые водоносные грунты не менее чем на 0,5 м.

При глубоком залегании напорного водоносного горизонта устройство открытых ловчих каналов по технико-экономическим соображениям нецелесообразно. В этом случае возможно применение самоизливающихся трубчатых колодцев, установленных через 20 – 40 м, устройство закрытого горизонтального головного дренажа, а в приемлемых гидрогеологических условиях – вертикального дренажа (рис. 6).

Сопряжение ловчих каналов с проводящими в случае, когда ловчий канал является последним впадающим каналом, может осуществляться дно в дно, то есть дно принимающего канала служит продолжением дна ловчего канала.

Поперечное сечение ловчих каналов глубиной до 2 м во всех грунтах, а в устойчивых и более 2 м обычно имеет трапецеидальную форму. Поскольку ловчие каналы, как правило, необходимо закреплять, то форма их сечения зависит от конструкции крепления. Если ловчий канал имеет глубину более 2. ..2,5 м и проходит в хорошо разложившихся торфяниках (степень разложения торфа более 50°/о) или в смешанных, легких, иловатых и разжиженных грунтах, форма его сечения должна быть параболической.

Если прилегающий к ловчему каналу водосбор покрыт кустарником, а поступающие поверхностные воды имеют небольшие расходы и вода не содержит наносов, то нагорный канал совмещают с ловчим каналом. Он перехватывает поверхностные и грунтовые воды и называется нагорно-ловчим.

Теорию расчета осушительного действия ловчего канала, дно которого лежит на наклонном водоупоре, при внешнем питании грунтовых вод предложил Н. Н. Павловский (рисунок 7).

Форма кривой депрессии выше канала (по течению потока) определяется уравнением

ниже канала выражением

где i - уклон дня водоупора или i1 и i2 если разные уклоны; Н - толщина потока грунтовых вод при равномерном движении; Н=q/k - приток (м3/сут) грунтовых вод на 1 м длины канала с одной из сторон; k - коэффициент фильтрации, м/сут.

Когда дно ловчего канала не доходит до водоупора, то расчет ведут по способу Гопера и Треффтца (рисунок 8).

Между расходами Q1, поступающим в канал Q2, протекающим под каналом, глубиной патока Н выше канала, соответствующей расходу Q=Q1+Q2 и глубиной Н2=Н-h ниже канала имеется соотношение

Для случая глубокого положения водоупора и установившегося потека имеется формула В. И. Аравина. не учитывающая испарение и осадки:

где x,y - координаты кривой депрессии; ch - гиперболический косинус; k - коэффициент фильтрации; q - расход грунтового потока на 1 и его ширины.

Расчет ловчих каналов и головных дрен по способу С. Ф. Аверьянова (рисунок 9) состоит в том, что по известному исходному положению уровня грунтовых вод или пьезометрическому уровню находят положение их при действии ловчего канала и определяют дальность осушительного действия.

Дальность действия ловчего канала определяют выше него и ниже .

Для притока грунтовых вод выше канала

ниже канала

или приближенно

где - уклон грунтовых вод выше и ниже канала; L - длина канала, - расстояние от исходного положения припой депрессии до уровня воды в канале.

Ординаты кривой депрессии выше канала и ниже канала .

Этот способ расчета применим для ловчих каналов и глубоких дренажей в потоке любой мощности и в потоке со свободной поверхностью грунтовых вод при конечном залегании водоупора (при Т/>5 с ошибкой 10% и для Т/>2 с ошибкой 25%), где Т - глубина залегания водоупора от неподвижной поверхности грунтовых вод; - искусственное понижение.

Вопрос 23

Регулирующая осушительная сеть, ее конструкция и расположение.

Согласно СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения:

3.23. Регулирующая сеть должна обеспечивать отвод поверхностных вод и понижение уровня подземных вод на осушаемом массиве в следующие расчетные периоды:

-от прохождения пика весеннего паводка до начала полевых работ;

-от прохождения пика весеннего паводка до начала вегетации трав (для пастбищ и сенокосов);

-в период выпадения летне-осенних дождей и уборки урожая.

3.24. Регулирующая сеть по принципу действия подразделяется на: закрытые дрены и открытые осушители, понижающие уровень подземных вод в требуемые сроки; закрытые и открытые собиратели, отводящие в расчетное время избыточные поверхностные воды.

Выбор конструкции регулирующей сети в конкретных природных условиях должен быть обоснован водно-балансовыми расчетами, опытом эксплуатации существующих осушительных систем или специальными исследованиями.

Открытую регулирующую сеть применяют в основном для осушения естественных сенокосов без использования их под выпас, при содержании в грунтовых водах более 10... 14 мг/л закисного железа, для предварительного осушения болот с близким залеганием уровней грунтовых вод с последующим выполнением культуртехнических работ и строительством закрытого дренажа, для осушения низинных болот, подстилаемых на глубине 1,5…2,5 м хорошо водопроницаемыми почвогрунтами с коэффициентами фильтрации более 1 м/сут при уклонах поверхности менее 0,001, на почвогрунтах с наличием на глубине менее 1 м скальных пород и большого количества камней.

Открытая регулирующая сеть подразделяется на осушители, обеспечивающие понижение уровня грунтовых вод на необходимую глубину, а также на собиратели и ложбины, которые устраивают на тяжелых почвах для своевременного отвода избыточных поверхностных вод.

При проектировании регулирующей сети в плане необходимо:

- располагать сеть по возможности под острым углом к горизонталям или гидроизогипсам, что обеспечивает наиболее интенсивный отвод избыточных грунтовых и поверхностных вод;

-принимать длину каналов регулирующей сети при уклонах местности менее 0,0005 до 700 м, при уклонах более 0,0005 до 1,500 м; назначать уклон дна каналов близким к уклону поверхности; устанавливать максимальный уклон дна каналов из условий неразмываемости русла при прохождении расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков, а минимальный уклон равным 0,0003;

- соблюдать параллельность друг другу каналов систематической регулирующей сети; сопрягать каналы регулирующей сети с проводящими каналами под углом, близким к 90*, целесообразно впадение каналов регулирующей сети в проводящие каналы с двух сторон;

- совмещать при осушении пойменных земель каналы открытой регулирующей сети с направлением движения паводковых вод;

размещать истоки каналов регулирующей сети на меньшей, а устья на большей толщине слоя торфа.

При проектировании регулирующей сети в вертикальной плоскости необходимо дно регулирующих каналов располагать выше дна проводящего канала (на 10 см), для которого не делали гидравлический расчет, или ниже (до 10 см) уровня меженных вод в том же канале, для которого выполнен гидравлический расчет.

Систематическая сеть глубоких редких каналов. Тальвеговые каналы.

Система глубоких редких каналов применяется при осушении торфяников мощностью 1,5...2,5 м, подстилаемых хорошо фильтрующими почвогрунтами. Каналы располагают поперек потока грунтовых вод и заглубляют в водопроницаемый грунт на 20...50 см и более. При этом осушаемые торфяные почвы целесообразно использовать под пастбища и сенокосы. Глубокие редкие каналы следует применять на низинных болотах с торфами, в которых поперечные профили каналов относительно устойчивы. Для увлажнения в засушливые периоды на каналах устраивают шлюзы.

Недостатки осушения глубокими редкими каналами - неравномерность водного режима на осушаемой площади, возможность переосушения почв и низкая устойчивость откосов каналов.

При осушении узких заболоченных площадей, расположенных между повышенными элементами рельефа, применяют тальвеговые каналы глубиной 1,2...1,5 м. Их располагают по пониженным элементам рельефа. По обеим сторонам каналов в кавальерах устраивают водопропускные воронки (прорези для сброса поверхностных вод). Тальвеговые каналы должны иметь достаточную пропускную способность, изгибы их в плане должны быть не менее 120º. В углах поворотов каналы трассируют по плавным кривым.

Закрытая регулирующая сеть - обязательный способ осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты, технические культура, сады, ягодники и пастбища (за исключением районов Севера).

Различают дренажную закрытую осушительную сеть, понижающую уровень инфильтрационных, грунтовых и грунтово-напорных вод, собирательную, обеспечивающую отвод воды с поверхности поля и из пахотного слоя, а также сеть кротовых и щелевых дрен.

Дренажную сеть устраивают при осушении болот, минеральных земель при коэффициенте фильтрации более 0,01 м/сут с грунтовым и грунтово-напорным, смешанным и намывным питанием. Сеть закрытых собирателей делают при осушении минеральных слабоводопроницаемых почвогрунтов атмосферного типа водного питания при коэффициенте фильтрации 0,01 м/сут и менее.

Для устройства дрен и закрытых собирателей применяют дренажные трубы различных конструкций.

Для закрытого горизонтального дренажа следует применять безнапорные неметаллические трубы, которые должны выдерживать давление грунта, временную нагрузку от сельскохозяйственных машин и быть стойкими к воздействию агрессивной среды.

Минимальный диаметр труб для закрытой регулирующей сети необходимо принимать 50 мм. Уклоны дрен и закрытых собирателей при минимальном диаметре должны быть, как правило, 0,003 и более. Допускается увеличение диаметра дрен на безуклонных равнинах (при невозможности обеспечить минимально допускаемый уклон), в условиях притока подземных вод, при повышенном содержании в подземных водах закисного железа, на осушительных системах с подпочвенным увлажнением.

При минимальном диаметре длину дрен и закрытых собирателей следует принимать не более 250 м, а в мелкозернистых водонасыщенных песках и илах - не более 150 м- При осушении окраин массива длина дрен принимается не менее 50 м.

Каменный и фашинный дренаж, при которых дренажную траншею не менее чем на 0,4. ..0,6 м заполняют крупным камнем или связками хвороста (фашинами), а затем вынутым грунтом, в настоящее время практически не применяют.

Сеть кротовых и щелевых дрен устраивают, как правило, для усиления осушающего действия дренажа и закрытых собирателей. Кротовые и щелевые дрены относятся к беструбчатым конструкциям.

Кротовая дрена представляет цилиндрическую полость в грунте, образованную при протаскивании на глубине 0,5. ..0,8м специального орудия - дренера. Его диаметр 5... 7 см для минеральных грунтов и 12... 15 см для торфяных. Расстояние между кротовыми дренами обычно назначают 6...10м. Их прокладывают под углом 60º...90º по отношению к трубчатому дренажe или открытой сети.

Кротовый дренаж применяют на слабоводопроницаемых кротоустойчивых грунтах при отсутствии камней. На торфах его прокладывают при степени разложения торфа менее 45% , мощности торфяной залежи более 0,8 м и отсутствии погребенной древесины.

Щелевые дрены устраивают путем разработки в грунте щелей, обычно треугольной формы, основанием вниз. Щели нарезают глубиной 0,8... 1 м. Ширина щели понизу около 15 см.

Щелевые дрены рекомендуются при предварительном осушении болот, в том числе с наличием погребенной древесины, при степени разложения торфа менее 45% и мощности торфяной залежи более 1,2м.

Щели нарезают, как правило, по перекрестной схеме. Щели-коллекторы, имеющие выход в открытую сеть, нарезают перпендикулярно осушительным каналам через 100...150 м. Обычно их длина не более 500м. Параллельно открытой сети нарезают щелевые дрены через 8... 10 м,

Дно кротовых и щелевых дрен для повышения их устойчивости в процессе оттока воды должно иметь продольный уклон (как и трубчатых дрен).

На практике в отличии от кротового и щелевого дренажа, являющихся гидротехническими мероприятиями, чаще выполняют так называемое кротование и щелевание почв, которые принято относить к агромелиоративным мероприятиям. Кротовины и щели устраивают без соблюдения продольного уклона, дно их копирует поверхность земли.

Закрытая (как и открытая) регулирующая сеть может быть выборочной и систематической. Выборочной регулирующую сеть называют тогда, когда дрены или закрытые собиратели проложены в отдельных понижения, осушить которые можно с помощью, как правило, одной - трех дрен (закрытых собирателей).

Систематической регулирующую сеть называют в том случае, когда осушается крупный массив и дрены или закрытые собиратели располагают на всей площади на определенном (расчетном) расстоянии параллельно друг другу.

Регулирующую сеть при уклонах поверхности 0,005 и более следует проектировать перпендикулярно основному направлению потока поверхностных или грунтовых вод (поперечная схема). При меньших уклонах можно располагать регулирующую сеть по поперечной схеме и по уклону местности (продольная схема). Закрытые собиратели целесообразно трассировать только по поперечной схеме.

На практике при проектировании регулирующей сети по поперечной схеме дрены или закрытые собиратели располагают под острым углом к горизонталям местности, что позволяет придать дренам уклон путем не только их заглубления к устью, но и использования естественного уклона.

Вопрос 24

Проводящая осушительная сеть, ее назначение, конструкция, расположение в плане и вертикальной плоскости. Гидравлический расчет проводящих осушительных каналов.

Назначение проводящей системы - принимать из регулирующей и оградительной сети и своевременно отводить с осушаемой площади в водоприемник избыточные поверхностные и грунтовые воды.

При осушении закрытой регулирующей сетью (дрены, закрытые собиратели) обычно применяют закрытую проводящую сеть — коллекторы, которые впадают в открытые проводящие каналы или непосредственно в водоприемник.

Проводящая осушительная сеть наряду с выполнением основной функции (своевременный отвод в водоприемник всех поступающих в нее избыточных вод) должна отвечать требованиям экономической эффективности (минимум строительных и эксплуатационных затрат) и эксплуатационной надежности (обеспечение заданного водного режима осушаемой площади в течение нормативного срока службы) осушительной системы.

Открытая проводящая сеть. Для обеспечения приема воды из регулирующей сети и быстрейшего отвода ее за пределы осушаемой площади проводящие каналы должны проходить по пониженным элементам рельефа осушаемой площади и по возможно кратчайшему пути подходить к водоприемнику.

При осушении затопляемых пойм проводящие (прежде всего магистральные каналы) должны проходить по самым низким участкам поймы. Причем основное направление магистрального канала должно совпадать с направлением движения паводковых вод по пойме (рис. 1).

Это условие обеспечивает большую гарантию от попадания в канал взвешенных наносов, влекомых паводковыми водами (при поперечном расположении канал будет работать как отстойник).

Наиболее ответственный участок магистрального канала - место сопряжения его с водоприемником. Желательно, чтобы угол магистрального канала с водоприемником находился в пределах 45 ...60*.

Закрытая проводящая сеть принимает воду из закрытой регулирующей сети и транспортирует ее в открытую проводящую сеть или непосредственно в водоприемник. Преимуществами закрытой проводящей сети перед открытой являются: более высокая эксплуатационная надежность; отсутствие потери осушаемой площади под проводящую сеть; лучшая организация территории и возможность беспрепятственного выполнения всех технологических операций по обработке почвы и уходу за сельскохозяйственными культурами.

Расположение коллекторов в горизонтальной плоскости определяется принятой схемой расположения закрытой регулирующей сети. При поперечной схеме коллектор проходит по наибольшему уклону поверхности, а при продольной под углом к горизонталям поверхности с условием обеспечения его минимального уклона (рис.2).

Допустимые минимальные уклоны закрытых коллекторов назначают из условия

недопущения заиления. Для коллекторов диаметрами от 100 до 250 мм их значения находятся в. пределах 0,0015...0,002, а более 250 мм допускаются уклоны до 0,0005 (скорость при этом не должна быть меньше 0,3 м/с).

При расположении коллекторов по наибольшему уклону ограничением является максимальная допустимая скорость. Для коллекторов из гончарных труб она должна быть не более 1,2 ...1,5 м/с, из пластмассовых труб - 2... 3 м/с. В коллекторах больших диаметров (более 250 мм) с водонепроницаемыми стыками допускаются скорости до 4 м/с.

Вертикальное сопряжение проводящей сети осуществляют таким образом, чтобы обеспечить бесподпорное движение воды во всех ее элементах и чтобы продолжительность паводкового затопления осушаемых земель не превышала допустимые сроки.

Проводящие каналы между собой и с водоприемниками сопрягаются по следующим правилам:

-расчетные бытовые уровни воды в гидравлически рассчитываемых каналах должны совпадать, то есть их сопрягают по правилу «уровень в уровень»;

-при впадении гидравлически нерассчитываемого канала в рассчитываемый дно

впадающего канала должно совпадать с бытовым уровнем в принимающем канале (допускается заглубление дна впадающего канала под меженный уровень принимающего не более чем на 0,1 м), то есть их сопрягают по правилу «дно в уровень»;

- если оба канала гидравлически нерассчитываемые, то глубину принимающего канала назначают на 0,1 ...0,2м больше впадающего (мелкие каналы иногда сопрягают непосредственно «дно в дно»);

- закрытые коллекторы сопрягают с проводящим каналом таким образом, чтобы запас

между нижней поверхностью коллекторной трубы и бытовым уровнем воды в канале составлял не менее 0,2. ..0,4 м; если канал не рассчитывают и уровень воды в нем не известен, то запас от дна должен быть не менее 0,4м.

Расчет каналов проводящей сети и естественных водотоков, являющихся водоприемниками осушительных систем, следует выполнять в зависимости от характера использования сельскохозяйственных земель.

Расчетными периодами являются: при использовании осушаемых земель под полевые севообороты с озимыми и многолетние насаждения - весенний и летне-осенний паводки; под овощные и полевые севообороты без озимых - предпосевной период и летне-осенний паводок; под пастбища и сенокосы - летне-осенний паводок; под все виды сельскохозяйственного использования земель - меженный период.

Гидравлический расчет каналов следует проводить при расходах воды более 0,5 м3/с, а также при меньших расходах, когда уклон канала превышает 0,0005 для песчаных; 0,003 для суглинистых и 0,005 для глинистых грунтов.

Гидравлический расчет каналов состоит в определении пропускной способности русла и допустимых на размыв скоростей и уклонов и проводится для следующих створов: устье канала; выше и ниже впадения каждого канала, для которого делают гидравлический расчет; при изменении уклонов (для обоих уклонов); на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более чем на 20 %; при изменении грунтовых условий на трассе канала.

Если водосборные площади Fв составляют менее 500 га и при этом расчетный

максимальный модуль стока не превышает 2 л/с с 1 гa, то поперечные сечения проводящих каналов допускается принимать конструктивно из условия сопряжения впадающих каналов и характера грунтов. В этом случае ширину по дну обычно принимают 0,4...0,6 м, а коэффициент заложения откосов - по таблице, который затем проверяют на устойчивость к фильтрационному давлению.

Для расчета каналов необходимы следующие основные данные: Q - расчетный расход (м/с) (устанавливают на основании гидрологических расчетов; I — уклон дна канала (определяют на расчетном участке по продольному профилю канала в соответствии с топографическими и инженерно-геологическими условиями), Н - глубина (м) русла (устанавливают, исходя из характера сельскохозяйственного использования земель и требований сопряжения сети в вертикальной плоскости); m - коэффициент заложения откосов (находят по таблице и по расчету); п - коэффициент шероховатости (принимают по данным изысканий по каналам-аналогам или приближенно по таблицам); физические и физико-механические характеристики грунтов (определяют по данным изысканий трасс каналов, лабораторных и полевых испытаний).

Пропускную способность русла проводящих каналов рассчитывают по формулам равномерного движения воды:

v=C√RI и Q=wC√RI

где v - средняя скорость потока, м/с; R - гидравлический радиус, м;

R = w/x; х - смоченный периметр живого сечения, м; I - гидравлический уклон, при равномерном движении жидкости равен уклону дна русла; w - площадь живого сечения, м2; С -скоростной коэффициент, м0,5/с.

Гидравлические элементы w и х для основных форм поперечного профиля каналов определяют по формулам.

Скоростной коэффициент вычисляют по формуле Н.Н.Павловского (при R=0,1. ..3,0м и n=0,011...0,04):

C=1/n(Ry), где y=2,5√n – 0,13 – 0,75√R(√n – 0,10)

В упрощенной форме (погрешность до2...3%)

y= 1,5√n при R<1м

и y=1,3√n при R>1м.

При гидравлическом расчете канала следует стремиться проектировать сечение русла гидравлически наивыгоднейшего профиля, который характеризуется максимально возможной средней скоростью v , а, следовательно, и минимальной площадью живого сечения.

При трапецеидальном сечении для гидравлически наивыгоднейшего профиля должно соблюдаться следующее соотношение между шириной по дну b и глубиной h:

βгн= (b/h)гн= 2(√(1+m2) - m)

При гидравлических расчетах трапецеидальных каналов можно использовать номограммы.

Гидравлический расчет закрытого коллектора, как правило, заключается в определении диаметра трубопровода в зависимости от расчетного расхода воды, материала труб коллектора и его уклона, диктуемого рельефом местности при безнапорном и равномерном движении воды. Уклоны коллекторов должны быть не менее 0,002 при диаметре до 20 см и не менее 0,0005 при диаметре более 20 см.

Расчетный расход в коллекторе определяют по формуле:

Qкол = qF,

где q - расчетный модуль дренажного стока, л/(с-га); F — площадь водосбора в расчетном сечении, га.

Специальные графики позволяют определить диаметр коллектора для наиболее широко применяемых в мелиорации конструкций безнапорных труб, в том числе с учетом сложности строительства. К сложным условиям относится строительство коллекторов в торфах, водонасыщенных обрушающихся песках и супесях, грунтах с содержанием крупного камня (размером 20 см) до 10% и более от объема выемки.

Выбор формы русла. Форму русла выбирают в соответствии с грунтовыми условиями, его максимальной глубиной Н, а также расчетным расходом Q.

Поперечное сечение открытых коллекторов и магистральных каналов, проложенных в однослойных грунтах с расходом воды в русле Q меньше 10 м3/с и глубиной Н меньше 2,5 м, делают, как правило, трапецеидальным. Коэффициент m заложения откосов принимают по таблицам.

Поперечные профили русла:

А) трапецеидальный;

Б) параболический,

В) полигональный;

Г) комбинированный;

Д) параболический с донной вставкой;

Е) косинусоидальный.

Магистральные каналы и регулируемые русла малых рек с расходом воды Q=10...25 м3/с и глубиной Н меньше 3,5 м можно проектировать с трапецеидальным поперечным сечением тогда, когда русла проходят в крупнозернистых грунтах или в средне- и мелкозернистых, у которых имеется крупная фракция d более 1. ..2 мм не менее 10... 15% по массе; в мелкозернистых и пылеватых песчаных грунтах при таких Q чаще всего создают русла параболического или косинусоидального профиля и близкого к нему полигонального. Полигональный или комбинированный (в верхней части откосов трапецеидальный, в нижней - параболический) профиль придают руслу также в тех случаях, когда оно проходит в слоистых грунтах: каждому слою грунта соответствует свой коэффициент m заложения откоса, определяемый по расчету. При параболическом профиле русла для каждого слоя грунта определяют соответствующий его свойствам и глубине залегания параметр р параболы. Если коэффициент m назначают, исходя из расчетных характеристик наиболее неустойчивого слоя грунта, или откосы крепят, то им можно придавать одинаковое заложение по всей высоте.

Вопрос 25

Водоприемники осушительных систем, требования к ним и способы регулирования.

Водоприемниками служат моря, реки, озера, водохранилища, балки, овраги. Их задача – принимать воду с осушаемой территории и обеспечивать бесподпорную работу осушительной сети.

При интенсивном сельскохозяйственном использовании земель к водоприемнику предъявляются следующие основные требования:

1. Уровни воды в водоприемнике не должна создавать подпор во впадающих в него осушительных каналах и коллекторах. Поэтому бытовой уровень в водоприемнике, то есть уровень воды, наиболее часто повторяющихся в вегетационный период, должен быть на одном уровне или ниже бытового уровня впадающих в него каналов и на 30...40 см ниже дна устьев впадающих в него закрытых коллекторов.

При подпоре поднимается уровень воды во впадающих магистральных каналах,

уменьшается их пропускная способность, снижаются скорости, зарастают и заиляются русла и поднимаются уровни грунтовых вод.

2. Водоприемник должен обладать такой пропускной способностью, при которой предпосевные, летнепаводковые расходы проходили бы в нем с уровнями ниже на 20... 30 см уровней соответствующих расходов в магистральных каналах.

При использовании водоемов в качестве водоприемников уровни воды в них в расчетные периоды не должны подпирать уровней воды в магистральных каналах.

З.Расчетные уровни в водоприемнике должны располагаться ниже (на50...70см)

осушаемой поверхности, чтобы обеспечивались свободный отток с нее воды и понижение уровня грунтовых вод.

4. Максимально допустимая продолжительность весеннего паводкового затопления в зависимости от возделываемых культур не должна превышать 25 сут.

5. Затопление осушаемых земель водами летних паводков, как правило, не должно допускаться.

При неудовлетворительном состоянии реки как водоприемника ее регулируют, то есть проводят мероприятия по понижению уровней воды. Крупные реки, используемые для судоходства, строительства гидроэлектростанций, обычно не регулируют.

Регулируют обычно мелкие и средние реки с невыраженным заилившимся, заторфованным руслом, с множеством изгибов в плане, с изменяющимися по длине поперечными сечениями, с малыми скоростями движения воды. Прилегающие к таким рекам земли чаще всего заболочены.

Причины неудовлетворительного состояния рек-водоприемников бывают естественные, связанные с природой самой реки, и искусственные, зависящие от деятельности человека.

Естественные причины - недостаточные, разные по форме и площади поперечные сечения

русла, большая шероховатость русла, множество изгибов, обвалы берегов и заносы русла.

Искусственные причины - мельничные плотины и гидротехнические сооружения, гидроэлектростанции, шлюзы, недостаточные размеры мостов и трубопереездов, заколы для рыбной ловли и др.

Действие подпора может распространяться на большое расстояние вследствие малых уклонов рек. Поэтому подпоры от остатков мельничных плотин, существующих или когда-то существовавших мелких ГЭС следует устранять. Мосты и трубопереезды, имеющие недостаточную пропускную способность, надо перестраивать. Бели подпоры от сооружений ликвидировать нельзя, то целесообразно переходить на механический водоподъем.

Уменьшение шероховатости русла является одним из важнейших методов регулирования и эксплуатации водоприемников.

Для предупреждения зарастания русла скорость течения воды в вегетационный период должна быть не менее 0,4 м/с, однако практически это трудно осуществить. Русло можно защищать от зарастания посадкой древесной и кустарниковой растительности по одному из берегов, чтобы не мешать эксплуатации и ремонту водоприемника,

Для борьбы с зарастанием при эксплуатации каналов применяют химические средства и машинную очистку. Большой эффект дают травоядные рыбы: белый амур, белый и пестрый толстолобик.

Наиболее обоснованный и эффективный способ борьбы с зарастанием - машинная очистка. Предварительно русло очищают от пней, наносов, завалов деревьев, коряг с помощью экскаваторов и кранов.

Увеличение площади поперечного сечения русла повышает его водопропускную

способность. Новое русло должно иметь устойчивое поперечное сечение, гидравлически выгодное или близкое к нему.

Равнинные реки, протекающие в слабоустойчивых грунтах, имеют множество разнообразных изгибов в плане (меандр), которые увеличивают путь движения воды и уменьшают общий уклон реки. По длине реки уклоны непостоянны и встречаются участки даже с обратными уклонами. Уклон реки увеличивают за счет спрямления, уменьшения изгибов и длины русла, сокращения общей длины. Скорости течения при этом возрастают, площадь живого сечения уменьшается, снижаются уровни воды в реке и грунтовых вод.

Новую трассу проектируют по наиболее пониженным участкам или наиболее низким отметкам минерального дна заторфованной осушаемой местности. Спрямляемому руслу в плане придают в зависимости от уклона и рельефа местности плавное криволинейное или прямолинейное очертание.

Наиболее размываемые участки рек - повороты русла. Устойчивость русла рек без крепления достигается приданием им радиусов поворота, соответствующих гидравлическим характеристикам потока и слагающим русло грунтам. Новое русло должно сохранять приданную форму и размеры в продольном и поперечном направлениях.

Вопрос №26

Сооружения на осушительной сети.

Гидротехнические сооружения предназначены для управления потоком воды при ее удалении с осушаемой территории, поддержания необходимого водно-воздушного режима почв, обеспечения переезда через каналы. На осушительных и осушительно-увлажнительных системах проектируют сооружения на каналах и на закрытой сети.

Гидротехнические сооружения на каналах (лотках) следует проектировать в соответствии с настоящим разделом. Сооружения должны обеспечивать:

-регулирование водоподачи и уровней, плановое водораспределение (водовыпуски, вододелители, водомерные сооружения, перегораживающие сооружения);

-сопряжение бьефов (быстротоки, перепады);

-возможность пересечения каналами (лотками) дорог, коллекторов, водотоков, оврагов (трубчатые переезды, дюкеры, акведуки);

-регулирование качества воды ( отстойники, песколовки, бассейны-смесители);

-недопущение переполнения каналов и лотков, опорожнение трубопроводов (сбросные сооружения);

-рыбозащиту.

Местоположение, компоновку и тип сооружений следует выбирать в зависимости от их назначения, природных условий района строительства, наличия строительных материалов, условий и способов производства работ и эксплуатации.

При проектировании сооружений должны быть обеспечены заданные гидравлические условия как в пределах самого сооружения, так и на примыкающих к нему участках верхнего и нижнего бьефов;

Устойчивость и прочность сооружений в целом и отдельных его частей;

Фильтрационная прочность грунтов основания;

Надежность и удобство в эксплуатации, возможность осмотра и ремонта сооружения;

Выполнение требований по охране окружающей природной среды;

Высокий уровень индустриализации строительства;

Экономное расходование дефицитных строительных материалов;

Широкое применение местных строительных материалов.

На каналах устраивают регуляторы, переезды, перепады и быстротоки.

Регуляторы предназначены для регулирования расходов, поддержания в каналах необходимых уровней воды и накопления ее перед сооружением. Они подразделяются па открытие и закрытые (трубчатые).

В основу конструкции открытых регуляторов положен док, распертый вверху плитами пролетных строений. Понур и рисберма закреплены плитами.

Водопроводящая часть таких трубчатых регуляторов-переездов выполнена из звеньев круглых труб, уложенных и одну иди две нитки под насыпью дороги на уровне дна канала, с входным и выходцам оголовками портального типа. Входной оголовок имеет коробчатый затвор с подъемником. Понур и рисберма крепятся железобетонными плитами. В нижнем бьефе предусмотрены гасители в виде разрезных водобойных стенок.

Водопроводящая часть таких трубчатых регуляторов-переездов выполнена из звеньев прямоугольных труб, уложенных в одну или две нитки под насыпью дороги на уровне дна канала, с выходным и входным оголовками портального типа. Входной оголовок имеет плоский сдвоенный затвор с подъемником. Понур и рисберма крепятся железобетонными плитами. В нижнем бьефе предусмотрены гасители. Минимальная высота насыпи над трубой 0,7 м, максимальная - 2,5 м.

Мостовые переезды предназначены для перехода через каналы или другие водотоки без ледохода или с ледоходом при толщине льда менее 15 см и льдинах с максимальным размером менее длины пролета в свету, движущихся со скоростью не более 1,2 м/с.

Мосты на осушительных каналах делаются обычно деревянные, балочной системы. Отверстие мостов определяется шириной канала поверху с прибавлением нужного запаса в обе стороны. Ширину моста принимают в зависимости от ширины дороги и достаточной для прохода сельскохозяйственных машин.

Высота настила и поддерживающих его прогонов должна быть на 0,7-1м выше самых высоких (весенних) вод в канале, а на сплавных каналах еще на 0,6 м выше - для свободного прохода леса. На сплавных каналах пролет между сваями должен быть не меньше 6 м. На болотах к мостам делаются въезды - гати.

При пересечениях с дорогами небольших осушительных каналов, не работающих полным сечением, возможно вместо мостов устройство труб. Во избежание обхода трубы водой снизу, и с боков, со стороны верхнего входного конца трубы должна быть устроена шпунтовая стенка.

Шлюзы на осушительных каналах служат для регулирования уровня воды в каналах, сообразно потребностям осушаемых угодий. Шлюзы строят деревянные, с щитовыми затворами, в один или несколько пролетов, смотря по расходу воды в канале. Дно канала с верховой и низовой сторон шлюза укрепляется камнем, хворостом или дерном, в зависимости от размеров шлюза и расходов воды.

Тип шлюза на больших каналах с отверстием до 6,5 м показан на рисунке 1, а для малых каналов - на рисунке 2.

Перепады и быстротоки. Перепады на осушительных каналах приходится устраивать в том случае, когда уклон поверхности земли по трассе канала больше максимального допустимого уклона дна канала. Высоту перепадов на осушительных каналах делают не больше 1 -1,2 м, а в минеральных грунтах не больше 0,6 -0,8м.

Порог перепада, а также дно и откосы канала выше и ниже перепада укрепляют деревом; у порога перепада забивают шпунтовый ряд из бревен или пластин; он должен входить на глубину не меньше 1 м и быть запущен в берега канала на длину около 2 м от бровки канала с каждой стороны.

Вместо ряда перепадов могут быть устроены быстротоки и крепление канала на всем протяжении, где скорость течения воды в канале превышает допустимую в отношении размываемости грунта. Крепления дна и откосов канала клакут следующие:

Мощение камнем на мху наиболее надежный способ, но не всегда доступный на болотах; чтобы камни мостовой не вымывало, при больших уклонах делают невысокие плетни в косую клетку с расстоянием 0,7 м плетень от плетня, в которые и помещакгг камни.

Хворостяное крепление - наиболее распространенный вид крепления осушительных каналов. Оно состоит в укладке по откосам и дну канала поперек течения воды мелкого хвороста лиственных пород слоем в 8-10 см, прикрепляемого к откосам жердями, положенными на расстоянии 0,7 м и прибитыми к откосам длинными кольями.

Дернование - наиболее слабое крепление; оно оказывается надежным только для тех частей откосов, которые лишь периодически находятся под водой, иначе дерн быстро сгнивает.

Перепады и быстротоки при их необходимости строят по индивидуальным или повторно применяемым проектам.

На закрытой сети устраивают колодцы различного назначения и устья. Смотровые колодцы предназначены для сопряжения участков закрытых коллекторов, работающих в разных условиях, и наблюдения за их работой; регулирующее - для обеспечения регулирования водно-воздушного режима почвы на части дренажной сети, расположенной выше колодца; поглощающие - для отвода избыточных поверхностных вод из местных понижений, сложенных, как правило, грунтами с малым коэффициентом фильтрации. Устья предназначены для сопряжения закрытых коллекторов или отдельных дрен с открытым каналом. Конструктивная схема колодцев смотровых показана на рисунке 3.

Вопрос №27

Дорожная сеть

Обеспечение нормального функционирования осушительной системы и эффективного использования осушаемых земель возможно только при наличии хороших дорог. Дорожная сеть - один из основных элементов осушительной системы.

По своему назначению дороги на осушаемых землях делятся на следующие:

межхозяйственные, соединяющие хозяйства с районными центрами, станциями железных дорог, пристанями и т. п.; внутрихозяйственные, соединяющие центральную усадьбу с межхозяйственными дорогами, отделениями, бригадами, фермами и т.п. и связывающие производственные подразделения между собой; эксплуатационные, обеспечивающие осмотр, уход и ремонт мелиоративной системы и вывоз сельскохозяйственной продукции; полевые, соединяющие отдельные поля севооборота и угодья с основными эксплуатационными, внутрихозяйственными и межхозяйственными дорогами, служащие для вывоза урожая с полей, развозки удобрений, проезда сельскохозяйственной техники.

Основные технические решения при проектировании новых или реконструкции существующих дорог (элементы плана, продольного и поперечного профилей, типы переселений и примыканий дорог, конструкцию земляного полотна и дорожных одежд) принимают на основе результатов сравнения технико-экономических показателей, учитывающих категорию дороги и ее назначение, состав и нормативную нагрузку на ось транспортных средств, намечаемые способы производства и сроки строительства, наличие местных дорожно-строительных материалов, ценность занимаемых дорогой сельскохозяйственных угодий, а также местные природные условия района строительства.

В плане дороги располагают в увязке с организацией территории хозяйств, расположенных на осушаемых землях в соответствии с проектами внутрихозяйственного землеустройства.

Дороги размещают по возможности вдоль границ хозяйств, полей севооборотов, рек-водоприемников, у истоков открытой регулирующей сети по местам с минимальной залежью торфа, вдоль осушительных каналов всех порядков, кроме каналов с двухсторонним впадением дрен. Число пересечений с водотоками и каналами должно быть минимальным. Дороги разного назначения необходимо совмещать; не следует занимать под дороги ценные угодья.

На землях с закрытой осушительной сетью дороги проектируют вдоль истоков дрен. В конце тупиковых дорог предусматривают площадки для разворота транспорта. Ширину полос отвода земель для размещения всех элементов дорог обосновывают расчетом.

Для дорог, проходящих вдоль каналов проводящей сети, необходимо предусматривать устройство берм, ширина которых принимается по нормативам в зависимости от высоты насыпи: на торфах 3...6 м, а на минеральных грунтах 2...4 м.

Высоту насыпей межхозяйственных дорог назначают из условия незатопляемости паводковыми водами.

Основное условие устойчивости полотна дороги и беспрепятственной ее эксплуатации - хорошее осушение дорожной полосы шириной не менее 10 м. Для осушения полосы дороги по обеим ее сторонам устраивают кюветы до 1...1,5 м для сбора и отвода воды в ближайший водоприемник. При расположении дороги вдоль проводящего канала кювет предусматривают с одной стороны, а для выпуска воды из него в канал под полотном дороги прокладывают асбестоцементные или керамические трубы с соответствующим закреплением входного и выходного оголовков. Диаметр труб и расстояние между ними по длине кювета выбирают в зависимости от притока воды в кювет.

Дороги на осушаемых землях должны иметь переезды через открытые каналы и реки-водоприемники, которые выполняют в виде трубопереездов или мостов. Мосты устраивают при пересечении дорог с магистральными каналами, а также с реками-водоприемниками.

Трубопереезды обычно устраивают при пересечении дорог с небольшими проводящими каналами с расходом не более 1...2 м3/с. Их делают из сборных железобетонных элементов по типовым проектам. При строительстве трубчатых переходов особое внимание должно уделяться высокому качеству подготовки основания под укладку элементов трубчатых переходов.

Все переходы рассчитывают на пропуск расходов принятой обеспеченности для данного канала или реки водоприемника. Основным условием гидравлического режима работы сооружений должен быть бесподпорный пропуск бытовых расходов.

Вопрос №28

Лесополосы

На мелиоративных системах следуют предусматривать защитные лесные насаждения.

В зависимости от природных условий защитные лесных полосы (лесополосы) надлежит проектировать следующего назначения: полезащитные, водоохранные, почвозащитные, озеленительные.

Площадь лесополос вдоль магистральных и распределительных каналов следует устанавливать в зависимости от длины каналов и ширины лесополосы с учётом создания свободного доступа к каналам для очистки и ремонта. Длину лесополосы необходимо принимать не менее 60% длины канала.

Площадь для остальных групп лесополос (вдоль дорог, вокруг прудов, у поселков, насосных станций, на неиспользованных в сельском хозяйстве землях н т.д.)

Полезащитные лесные полосы надлежит paсполагать в двух взаимно перпендикулярных направлениях:

Продольном (основные) - поперек преобладающих в данной местности ветров (суховейных, вызывающих пыльные бури, метелистых);
Поперечном (вспомогательные) - перпендикулярно продольным.

На подверженных водной эрозии склонах крутизной более 1,5 продольные почвозащитные и водоохранные лесные полосы необходимо pacполагать поперек склонов, по горизонталям в увязке с обшей организацией территории.

Расстояние между полезащитными лесополосами необходимо принимать в зависимости от:

Типа почв (черноземные, каштановые, сероземные, полупустынные, пустынные) и степени подверженности их эрозии;
Расчетной высоты древесных пород Н и дальности их эффективного влияния 30Н па ветровой режим:
Способов и техники полива. При этом расстояние между продольными лесными полосами не должно превышать 800 м, поперечными - 2000 м., а на песчаных почвах - 1000 м.

Продольные полезащитные лесополосы надлежит предусматривать трёх, а поперечных двухрядными. Водоохранные лесные насаждения для защиты магистральных каналов и их ветвей необходимо проектировать трехрядными с одной стороны канала и двухрядными с каждой стороны. Вдоль одной стороны открытых коллекторов следует предусматривать лестные полосы из трех рядов.

Вдоль крупных магистральных каналов и коллекторов лесные полосы надлежит принимать из 4-5 рядов с одной или обеих сторон.

При проектировании каналов вне осушаемых земель или по их границе лесные полосы следует создавать с опушкой из кустарников со стороны cтепи.

Крайний ряд насаждений вдоль каналов следует размещать на расстоянии, как правило, не менее 3 м от подошвы дамбы или откоса выемки. При высоте дамбы (глубине выемки) более 3 м это расстояние следует увеличить до 4-5 м.

Ряд лесных насаждений следует предусматривать на расстоянии oт края лотков 2.5-3 м., т трубопроводов 2 м.

Защитные лесные насаждения вокруг прудов и водоемов следует проектировать из одного, двух или трех поясов. Первый пояс (берегоукрепительный) необходимо располагать в зоне расчетного подпорного уровня из двух и более рядов кустарников ив. Второй пояс посадок из тополей и древовидных ив следует размещать между отметками расчетного и форсированного уровня из засухоустойчевых пород деревьев.

На обвалованных площадях в поймах рек следует предусматривать создание защитных лесных полос комплексного назначения из 2-4 рядов древесных пород (тополей), размещаемых по границам участков, а также каналов проводящей осушительной сети.

Лесополосы вдоль дорог необходимо размещать на расстоянии 2.5-3 м oт бровки кювета.

Размещение лесополос вдоль линий электропередач и связи должно выпол-няться в соответствии с действующими нормативами по их строительству и эксплуатации.

При использовании дождевальной техники для полива сельскохозяйственных культур необходимо использовать ее и для полива лесополос.

Ликвидация существующих лесных, кустарниковых полос и насаждений допускается только при технико-экономическом обосновании с учётом их экологического значения

Вопрос №30

Регулирующая сеть при различном типе водного питания

Регулирующая сеть должна обеспечивать отвод поверхностных вод и понижение уровня подземных вод на осушаемом массиве в следующие расчетные периоды:

от прохождения пика весеннего паводка до начала полевых работ;
от прохождения пика весеннего паводка до начала вегетации трав,
в период выпадения летне-осенних дождей и уборки урожая.

По принципу действия она подразделяется на: закрытые дрены и открытые осушители, понижающие уровень подземных вод в требуемые сроки; закрытые и открытые собиратели, отводящие в расчетное время избыточные поверхностные воды. Выбор конструкции регулирующей сети в конкретных природных условиях должен быть обоснован водно-балансовыми расчетами, опытом эксплуатации существующих осушительных систем.

Глубину заложения закрытой и открытой регулирующей сети необходимо определять в зависимости от требуемой нормы осушения с учетом водопроницаемости грунтов по глубине, осадки и сработки торфа. Минимальную глубину заложения закрытой и открытой регулирующей сети, как правило следует принимать в минеральных грунтах - 1,1м, в торфяных - 1,3м. Расстояние между дренами принимают: для песка-(30-40)м, супесь-(20-30)м, торф-(20-40)м, суглинок средний-(12-15)м, суглинок легкий-(15-20)м; между закрытыми собирателями: суглинок тяжелый-(10-15)м, средний-(14-20)м, легкий-(16-25)м; между закрытыми коллекторами расстояние зависит от схемы расположения регулирующей сети; расстояние между открытыми коллекторами зависит от длины закрытого коллектора.

Закрытая регулирующая сеть является обязательным способом осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты. Открытую сеть допускается применять для предварительного осушения массива в период строительства закрытого дренажа; при осушении сенокосов; в случаях, когда расстояние между каналами регулирующей сети не менее 100м.

Регулирующую сеть следует располагать перпендикулярно основному направлению потока поверхностных вод (поперечная схема). При уклонах местности менее 0,005 допускается располагать закрытые дрены и открытые осушители вдоль уклона местности (продольная схема).

Регулирующая сеть не должна пересекать дороги, подземные коммуникации, лесонасаждения. Материал труб для закрытой регулирующей сети необходимо принимать в соответствии с п. 2.205 СНиП 2.06.03-85. Минимальный диаметр труб для закрытой регулирующей сети - 50 мм. Уклоны дрен и закрытых собирателей, как правило, 0,003 и более. Допускается увеличение диаметра дрен на безуклонных равнинах. При минимальном диаметре длину дрен и закрытых собирателей принимают не более 250м, в песках и илах - не более 150м. При осушении окраин массива длина дрен не менее 50м.

Подключение закрытой регулирующей сети с коллектором проектируют в притык или внахлестку.

Проектирование открытой регулирующей сети в плане ведется с учетом следующих основных требований;

- длина каналов должна быть 700-1500м. Допускается уменьшение длины при осушении окраин массива;

- сопряжение каналов регулирующей сети с проводящими каналами следует назначать под прямым или близким к нему углом;

- при осушении затапливаемых речных пойм каналы следует располагать по

направлению потока паводковых вод.

Проектирование открытой регулирующей сети в вертикальной плоскости необходимо вести с учетом требований:

- уклон дна каналов должен быть не менее 0,0003 и не более 0,0005- для песчаных, 0,003- для суглинистых, и 0,005- для глинистых грунтов.

- дно регулирующих каналов, впадающих в гидравлически не рассчитываемые каналы (расходом воды до 0,5 м3/с), должно быть ниже меженного уровня в принимающем канале на 10см, либо дно в дно; а гидравлически рассчитываемые каналы сопрягаются горизонт в горизонт.

Проводящую сеть необходимо размещать по наиболее низким отметкам поверхности. Её следует проектировать прямолинейной с минимальным числом пересечений существующих и проектируемых дорог, подземных коммуникаций, линий электропередач. Протяженность каналов и закрытых коллекторов всех порядков должна быть минимальной. Для закрытой проводящей сети следует применять керамические, асбестоцементные и другие безнапорные трубы. Трассы закрытых коллекторов следует проектировать на расстоянии от древесных и кустарниковых насаждений. Сопряжение коллекторов между собой необходимо проектировать внахлестку, с применением соединительных деталей, колодцев-перепадов, колодцев-отстойников. Закрытые коллекторы должны быть оборудованы смотровыми колодцами:

- в местах подключения к закрытому коллектору высшего порядка двух и более коллекторов низшего порядка;

- через каждые 500м;

- в местах изменения уклонов коллектора с большего на меньший при снижении скорости течения воды менее 0,3м/с.

Сопряжение коллекторов с каналами и водоприемниками производят при помощи устьевых сооружений. На участках пересечения коллекторов с дорогами применяют бетонные, железобетонные или асбестцементные трубы, стыки которых бетонируют или перекрывают глухими муфтами. Уклоны коллекторов принимают не менее 0,002 при диаметре до 200мм и не менее 0,0005 при диаметре более 200мм. Гидравлический расчет коллекторов выполняют в местах подсоединения дрен и изменения уклона, в местах соединения коллекторов различных порядков.

Вопрос №31

Открытая регулирующая сеть

Условия применения и проектирования.

Открытую регулирующую сеть применяют в основном для осушения естественных сенокосов без использования их под выпас, при содержании в грунтовых водах более 10...14 мг/л закисного железа, для предварительного осушения болот с близким залеганием УГВ с последующим выполнением культуртехнических работ и строительством закрытого дренажа, для осушения низинных болот, подстилаемых на глубине 1,5...2,5 м хорошо водопроницаемыми почвогрунтами с коэффициентом фильтрации более 1 м в сутки при уклонах поверхности менее 0,003, на почвогрунтах с наличием на глубине менее 1 м скальных пород и большого количества камней.

Открытая регулирующая сеть подразделяется на осушители, обеспечивающие понижение УГВ на необходимую глубину, а также на собиратели и ложбины, которые устраивают на тяжелых почвах для своевременного отвода избыточных поверхностных вод.

При проектировании регулирующей сети в плане необходимо: располагать сеть по возможности под острым углом к горизонталям или гидроизогипсам, принимать длину каналов регулирующей сети при уклонах местности менее 0,0005 до 700 м, при уклонах более 0,0005 до 1500м; назначать уклон на каналах близким к уклону поверхности; устанавливать максимальный уклон дна каналов из условий неразмываемости русла при прохождении расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков, а минимальный уклон - равным 0,0003; соблюдать параллельность друг другу каналов систематической регулирующей сети; сопрягать каналы регулирующей сети с проводящими каналами под углом близким к 90°, целесообразно впадение каналов регулирующей сети в проводящие каналы с двух сторон, совмещать при осушении пойменных земель каналы открытой регулирующей сети с направлением движения паводковых вод; размещать истоки каналов регулирующей сети на меньшей, а устья - на большей толщине слоя торфа.

Вопрос № 32

Расположение сети в плане

Закрытая (как и открытая) регулирующая сеть может быть выборочной и систематической. Выборочной регулирующей сетью называют тогда, когда дрены или закрытые собиратели проложены в отдельных понижениях, осушить которые можно с помощью, как правило, одной - трех дрен (закрытых собирателей).

Систематической регулирующую сеть называют в том случае, когда осушается крупный массив и дрены или закрытые собиратели располагаются на всей площади на определенном (расчетном) расстоянии параллельно друг другу.

поперечной схеме и по уклону местности (продольная схема) (рис.1). Закрытые собиратели целесообразно трассировать только по поперечной схеме.

На практике при проектировании регулирующей сети по поперечной схеме дрены или закрытые собиратели располагают под острым углом. к горизонталям местности, что позволяет придать дренам уклон путем не только их заглубления к устью, но и использования естественного уклона.

Дрены могут быть подсоединены к закрытым коллекторам с одной (рис.1а) или двух сторон (рис.1б). Если по условиям рельефа возможны оба варианта, то схему планового расположения дрен выбирают на основании технико-экономического расчета. При одностороннем подсоединении дрен диаметр коллекторов в устье меньше, однако удельная протяженность коллекторов выше, чем при двухстороннем подсоединении.

Регулирующую сеть трассируют таким образом, чтобы не пересекать дороги, подземные коммуникации, лесонасаждения. При пересечении ее с линиями электропередачи и телефонной связи расстояния до их опор следует принимать в соответствии с действующими правилами охраны зон.

Вопрос № 33

Параметры открытой регулирующей сети

Расстояния между каналами открытой регулирующей сети при осушении земель, используемых под искусственные сенокосы и лугопастбищные севообороты, составляют: на низинных торфах 70... 100 м, на верховых торфах 50...60 м, средних суглинках 60...70 м, на легких суглинках 70.. .80 м, на супесях 80,, .90 м и на песках 90... 120 м.

Закрытая регулирующая сеть.

К основным параметрам закрытой регулирующей сети относятся: расстояния между дренами (закрытыми собирателями), их глубина заложения, уклон, длина и диаметр дренажных труб. Глубину регулирующей сети определяют в зависимости от требуемой нормы осушения с учетом водопроницаемости почвогрунтов по глубине, осадки и сработки торфа, зоны распространения основной массы корней растений. Желательно, чтобы дренажные трубы располагались ниже глубины промерзания почвогрунтов.

Глубину дрен и закрытых собирателей следует назначать также с учетом микрорельефа, который не освещается топографической съемкой (обычно в пределах 0,2м). Поэтому минимальную глубину закрытой регулирующей сети необходимо принимать в минеральных грунтах 1,1 м, в торфяниках (после осадки) 1,3 м. При такой глубине обеспечивается сохранность дренажных труб при прохождении с/х техники и автомобилей, занятых на уборке урожая.

Разность в глубинах заложения дрен в устье и истоке должна быть не более 0,2...0,3 м.

При осушении земель грунтово-напорного водного питания минимальная глубина заложения дрен должна быть 1,5... 1,8 м.

Минимальный внутренний диаметр труб для закрытой регулирующей сети принимают 5 см. Уклоны дрен и закрытых собирателей при минимальном уклоне должны быть 0,003 и более. Допускается увеличивать диаметр дрен на безуклонных равнинах (если невозможно обеспечить минимальный уклон), в условиях грунтово-напорного водного питания при повышенном содержании в грунтовых водах записного железа на осушительных системах с подпочвенным увлажнением.

При диаметре дрен и закрытых собирателей 5 см их длина должна быть не более 250 м, а в мелкозернистых вплывающих грунтах, плывунах и илах не более 150 м. При осушении окраин массива длина дрен допускается не менее 50 м.

Безуклонный дренаж целесообразно применять при диаметре дрен не менее 10 см. Его основное преимущество - возможность устройства относительно неглубокой проводящей сети при осушении безуклонных и слабоуклонных равнинах. Выбор схемы регулирующей сети (безуклонный дренаж повышенного диаметра или традиционный с уклонами не менее 0,003 и диаметром 5 см) определяется технико-экономическим расчетом.

Вопрос № 34

Систематическая сеть глубоких редких каналов

Система глубоких редких каналов применяется при осушении торфяников мощностью 1,5.. .2,5 м, подстилаемых хорошо фильтрующими почвогрунтами. Каналы располагают поперек потока грунтовых вод и заглубляют в водопроницаемый слой на 20...50 см и более. Их следует применять на низинных болотах с торфами, в которых поперечные профили каналов относительно устойчивы. В районах неустойчивого увлажнения необходимо предусматривать поверхностное увлажнение или дождевание.

Вопрос № 35

Закрытая регулирующая сеть

Условия применения:

Закрытый дренаж - наиболее эффективный способ осушения при интенсивном с/х использовании земель.

Закрытая регулирующая сеть - обязательный способ осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты, технические культуры, сады, ягодники и пастбища.

Различают дренажную закрытую осушительную сеть, понижающую уровень инфильтрационных, грунтовых и грунтово-напорных вод, и собирательную, обеспечивающую отвод воды с поверхности поля и из пахотного слоя, а также сеть кротовых и щелевых дрен.

Дренажную сеть устраивают при осушении болот, минеральных земель при коэффициенте фильтрации почвогрунтов более 0,01 м/сут с грунтовым и грунтово-напорным, смешанным и намывным питанием. Сеть закрытых собирателей делают при осушении минеральных слабоводопроницаемых почвогрунтов атмосферного типа водного питания. При коэффициенте фильтрации 0,01 м/ сут и менее.

Для устройства дрен и закрытых собирателей применяют дренажные трубы различных конструкций.

Кротовая дрена представляет цилиндрическую полость в грунте, образованную при протаскивании на глубине 0,5 ...0,8 м специального орудия - дренера. Его диаметр 5 ...7 см для минеральных грунтов и 12...15 см для торфяных. Расстояние между кротовыми дренами обычно назначают 6... 10 м. Их прокладывают под углом 60...90° по отношению к трубчатому дренажу или открытой сети. Кротовый дренаж применяют на слабоводопроницаемых кротоустойчивых грунтах при отсутствии камней.

Чтобы снизить фильтрационное сопротивление при движении воды из пахотного слоя к закрытым собирателям и ускорить время освобождения его от гравитационной воды, в подпахотном слое устраивают кротовины. Этот прием называется кротованием, его применяют при осушении тяжелых глинистых почв.

Кротовина - это круглая полость, образующаяся в почве в результате прохода

специального орудия - дренера. Ее диаметр в тяжелых глинистых грунтах не превышает обычно 7. ..10 см, а ширина щели 1,5,.,2 см.

Кротовина отличается от кротовой дрены тем, что не имеет уклона.

Кротование позволяет увеличить расстояние между собирателями в 1,5...2 раза. Кротовины можно устраивать в минеральных грунтах, не содержащих камней. На суглинистых и глинистых почвах они устойчивы в течение 1. ..3 лет.

Щелевые дрены устраивают путем разработки в грунте щелей, обычно треугольной формы, основанием вниз. Щели нарезают глубиной 0,8... 1,0 м. Ширина щели понизу около 15 см. Щелевые дрены рекомендуются при предварительном осушении болот. Щели нарезают, как правило, по перекрестной схеме. Щели - коллекторы, имеющие выход в открытую сеть, нарезают перпендикулярно осушительным каналам через 100…150 м. Обычно их длина не более 500 м. Параллельно открытой сети нарезают щелевые дрены через 8.. 10 м.

Вопрос № 36

Виды дренажа

По характеру отверстия подземных каналов и их размерам дренаж можно разделить на 2 типа: 1) с отверстиями дрен в виде свободной воздушной полости с креплеными или некреплеными стенками; 2) с отверстиями дрен, заполненными каким-либо грубопористым водопроводящим материалом, таким, как щебень, хворост и другие с последующей засыпкой траншей.

По материалу крепления различают дренаж: гончарный, деревянный, каменный, бетонный. Земляные дрены без крепления называют «кротовыми».

Гончарный трубчатый дренаж состоит из укладываемых впритык гончарных круглых дренажных труб нужного диаметра, главное достоинство в его прочности.

Внутренний диаметр труб принят от 5 до 25см и более, диаметр менее 5 ем недопустим. Дренажные трубы делаются глиняные и бетонные. Трубы укладываются впритык одна к другой с зазором в 0,5-1 мм; дрены отводят воду через эти стыки, а не через стенки труб. Глубина заложения трубчатых дрен должна быть ниже горизонта промерзания (0,9-1,2)м почвы н данной местности. Сопряжение боковых дрен с коллектором выполняется либо в одной плоскости, либо в разных плоскостях. Недостаток гончарного дренажа - заиление труб.

Деревянный дренаж - трубчатый, жердяной и фашинный - применяется, главным образом, на торфяных почвах. Он делится на дренаж из прямоугольных деревянных труб и дренаж из круглых деревянных труб. В первом случае из досок толщиной 1 - 2см и шириной 7-15см сколачиваются длинные грубы прямоугольного сечения и перекрываются сверху дерном, затем землей. Применяют этот вид дренажа преимущественнo на глубоких торфяных болотах, дающих сильную осадку. При дренаже из круглых деревянных применяют 2 вида труб: 1) составленные из двух половинок бревен, распиленных по длине с вырезанным желобом посредине; 2) согнутые из фанеры.

Фашинный дренаж состоит в укладке фашин на дно траншеи. Фашины перекрываются сверху дерном мхом. Ширина траншеи по дну 30-35см, высота заполнения 30-35см. Достоинства: 1) не требует больших затрат; 2) не заплывает и не требует больших уклонов.

Жердяной дренаж применяется в местностях богатых лесом. Ширина траншеи около 30см высота 25-35см. Жерди берут диаметром от 6 до 8 см и связывают в пучки диаметром 25-30см.

Каменный дренаж делается: 1) со сплошным заполнением; 2) со свободным отверстием. Достоинства: прочность, устойчивость. Недостатки: дороговизна, значительный вес.

Кротовый дренаж состоит в устройстве в почве на нужной глубине подземных дренажных (наподобие кротовых) ходов, при помощи дренажного плуга. Кротовые дрены делаются: 1) без крепления отверстий, т.е. со стенками из естественного грунта; 2) с искусственным креплением отверстий. Наиболее подходящие почвы - глинистые, суглинистые однородного состава. Полость кротовой дрены образуется путём раздвигания частиц грунта дренером. Дренер - круглый снаряд обтекаемой формы, нужного диаметра, с заостренной носовой частью. Уклон кротового дренажа составляет 0,002-0,003. Используется для понижения грунтовых вод ускорения отвода поверхностных дождевых вод. Длина дрен 100-200м, расстояние между дренами 5-10м, глубина заложения 0,4-0,5м. Кротовый дренаж устраивается в низинных торфяниках и суглинках. При устройстве кротового дренажа в торфяных почвах необходимо учитывать пространственную неоднородность торфа и укладывать их поперек направления наибольшей проницаемости.

Вопрос №37

Вертикальный дренаж

Вертикальный дренаж (ВД) как основа осушительно-оросительной системы технически и экономически эффективен только в том случае, если одна скважина может обеспечить требуемое понижение УГВ на площади более 20 га за период откачки менее 10...15 суток при понижении уровня воды в скважине на величину менее половины мощности пласта. Крупные системы ВД предпочтительны в широких поймах рек, на плоских низменностях надпойменных террас. Для создания осушительно-оросительных систем ВД необходима гидравлическая связь грунтовых напорных вод.

Осушительные системы ВД применяют при наличии возможности путем изменения режимов откачки из скважин управлять влажностью почв в требуемых пределах. Это объекты грунтового и грунтово-напорного водного питания, а также постоянно подпитываемые со стороны водоемов и водотоков.

Систематический ВД устраивается на больших однородных массивах и представляет сеть примерно разнодебитных скважин, равномерно расположенных на осушаемой территории. Сбросной сетью от скважин служат подземные трубопроводы или неглубокие каналы.

Комбинированные системы, в которых сочетается совместная работа горизонтального и вертикального дренажа, применяют на объектах имеющих сложные гидрогеологические условия. В таких системах ВД выполняют вспомогательную роль.

Выборочный ВД - неупорядоченная система скважин, дебит, число и расположение которых определяют конфигурацией и степенью обводняемости территорий. Осушительно-оросительные системы ВД по конструкции отличаются от осушительных наличием дождевальных агрегатов, водопроводящих трактов, регулирующих бассейнов и насосных станций. Для орошения используют воды естественных и искусственных водоисточников.

Конструкции систем ВД зависят от принятого способа водоподачи и от применяемых дождевальных агрегатов. Технология регулирования водного режима почв на осушительно-оросительных системах ВД в следующем. Весной после прохождения паводков перед началом полевых работ, во время обильных летних осадков и затяжных осенних дождей в период уборки урожая, системы работают в режиме осушения. В засушливый период, после того, как УГВ под влиянием испарения и транспирации опустится ниже требуемой в данный период нормы, системы ВД начинают работать в режиме орошения.

Вопрос №38

Регулирующая сеть при атмосферном твп

Организация повepxнocтнoгo стока и повышение эффектисности действия регулирующей сети.

При проектировании осушительной сети необходимо предусматривать следующие мероприятия:

Планировку поверхности поля с засыпкой ям, карьеров, ликвидируемых каналов с сохранением или восстановлением гумусового слоя почвы, устройство искусственных ложбин, колодцев-поглотителей, закрытых собирателей, поглотительных колонок на дренах, глубокое рыхление и кротование почв, осушение дренажа:
Складирование грунта при устройстве каналов на низовую сторону.

Разравнивание вынутого из грунта необходимо выполнить слоем не более 15 см с устройством в понижениях рельефа прорезей в откосах (воронок) для сброса поверхностных вод.

Ликвидацию замкнутых понижений местности глубиной более 25 см необходимо производить путем их частичной насыпки и устройства ложбин для стока воды из понижения по естественному уклону. При этом нарушенный гумусовый слой почвы должен быть восстановлен. При плоском рельефе замкнутые понижения местности следует ликвидировать путем сочетания мероприятий по засыпке, нарезке ложбин, устройству колодцев-поглотителей, закрытых собирателей, поглотительных колонок на дренах.

При проектировании искусственных ложбин должны соблюдаться следующие требования:

Глубина ложбин должна быть 0,4-0,6 м.
Заложение откосов следует принимать не менее 1:5 на сенокосах и 1:10 на пашне;
Длина ложбин при безуклонном рельефе не должна превышать 400 м:
Уклон ложбин следует принимать не менее 0,001;
Гумусовый слой должен быть сохранён;
Вдоль бровок ложбин необходимо проектировать закрытые дрены;
Гидравлический расчет необходимо выполнять при расходе воды более 20 л/с и уклоне более 0.005. Если скорость воды превышает допускаемую на размыв, следует предусматривать другие мериприятия по ускорению поверхностного стока.

Колоцы-поглотители следует проектировать при водосборной площади замкнутого понижения 3 гa и более. При меньшей площади и невозможности устройства искусственных ложбин необходимо прeдусмотреть устройство закрытых собирателей или дрен с пунктирной насыпкой дренажной траншеи до пахотного слоя фильтрующими материалами (поглотительные колонки), сгущение дренажа.

Глубокое рыхление следует применять на минеральных почвах с коэффициентом фильтрации подпахотных горизонтов менее 0,2 м/сут и отсутствии в зоне рыхления камней размером более 30 см. Рыхление необходимо выполнять на глубину 0,6-0,8 м. как правило, с внесением извести для нейтрализации кислотности почв в зоне рыхления и их оструктуривания. Допускается применение других оструктуривающих мелиорантов.

Кротование слабопроницаемых почв необходимо применять при отсутствии камней. Глубину кротовин следует принимать 0,5-0,7 м. расстояние между кротовинами - 1-1,5 м, диаметp 5-7 см.

Кротование допускается применять при осушении болот без погребенной древесины при степени разложения торфа менее 45% и мощности пласта торфа более 0,8 м.

Диаметр кротовин на торфяниках должен быть 12-15 см., глубина заложения - 0.7-0,8 м. расстония между кpoтовинaми при закрытом дренаже 6-10 м., при oткрытой сети 8-12 м при их длине до 150 м с выходом в открытую cеть.

Кротование и глубокое рыхление почв следует предусматривать под углом 60-90 по отношению к регулирующей сети.

Щелевание следует проводить при предварительном осушении болот, в том числе с наличием погребной древесины при степени разложения торфа менее 45% и мощности торфяной залечи оолее 1,2 м.

Нарезку щелей следует предусматривать как правило, по попepeчной схеме. Щели-собиратели, имеющие выход в открытую сеть необходимо нарезать перпендикулярно осушительным каналам через 100-150 м. Их длина должна быть не более 500 м. Параллельно открытой сети следует нарезать щели-осушители через 8-10 м. Глубина щелей - 1 м.

Вопрос № 39

Выборочное осушение (тальвеговые каналы, ложбины)

При осушении узких заболоченных площадей, расположенных между повышенными элементами рельефа, применяют тальвеговые каналы глубиной 1,2.-.1,5 м. Их располагают по пониженным рельефа. По обеим сторонам каналов в кавальерах устраивают водопропускные воронки. Тальвеговые каналы должны иметь достаточную пропускную способность, изгибы их в плане должны быть не менее 1200. В углах поворотов каналы трассируют по плавным кривым.

Искусственные ложбины.

Ложбины представляют неглубокие - от 10 см в истоке и до 40...45 см в устье - каналы с заложением откосов 1:8-1:10. Ложбины устраивают на глинистых и суглинистых почвах, используемых в основном под луга и пастбища, с целью ускорения поверхностного стока (рис. 1). Размещают их преимущественно по тальвегам.

Поперечное сечение ложбин - трапециидальной или треугольной формы. Длина ложбин 400...500м, минимальные уклоны их на 0,0008...0,004.

Русло ложбин засеивают травосмесью, чтобы обеспечить переезд через них сеноуборочных машин. При залужении ложбин следует применять наиболее влаголюбивые и устойчивые многолетние травы.

Устья ложбин в местах сопряжений с каналами обычного профиля крепят дерниной, булыжником и другими материалами. Устьевые части ложбин при строительстве их грейдером доделываются бульдозером.

Предварительное осушение.

Предварительное осушение осуществляется временной сетью (открытых каналов для отвода грунтовых вод и осушения верхнего слоя торфяника в целях обеспечения качества строительства закрытой осушительной сети).

Предварительное осушение предусматривается в следующих случаях при близком залегании УГВ к поверхности, без понижения которых невозможно строительство закрытой осушительной сети, при высокой увлажненности территории; при наличии замкнутых переувлажненных западин, для понижения УГВ вдоль трасс закрытых коллекторов, при первичном осушении болот для сброса запасов болотных вод.

Открытые каналы предварительного осушения рекомендуется располагать под углом, близким к прямому по отношению к горизонталям поверхности, параллельно трассам коллекторов на расстоянии 4...7м от последних. Глубину каналов на мощных торфяниках принимают 1,6...2,2 м, ширину по дну - равной ширине рабочего органа землеройной машины. При проектировании каналов временной открытой сети можно не соблюдать параллельность каналов в плане.

Вопрос №40

Агромелиоративные мероприятия на осушаемых землях

Агромелиоративные мероприятия проводят с целью повышения интенсивности регулирования водного режима осушаемых почв путем отвода избыточных количеств воды с поверхности и из корнеобитаемого слоя. К ним относятся мероприятия по ускорению поверхностного стока: узко загонная вспашка, бороздование, гребневание, грядование, профилирование, выравнивание и планировка; мероприятия по улучшению водно-физических свойств подпахотных горизонтов: глубокое рыхление, применение химических мелиорантов, кротование, а также пескование и глинование увлажнения рекомендуется сочетать с осушительной сетью.

Ускорение поверхностного стока особенно важно при осушении слабоводопроницаемых почв системами закрытого дренажа с редкой сетью открытых проводящих каналов. Выбор агромелиоративных мероприятий зависит в основном от климатических условий и применяемой агротехники.

Узкозагонная вспашка на ровных полях со слабоводопроницаемыми почвами и выраженными общим уклоном выполняется тракторным плугом. При уклонах поверхности менее 0,005 ширина загонов 10-12 м, а при На полях с уклонами менее 0,01 узкозагонную вспашку выполняют в направлении естественного уклона, более 0,01 - под углом к уклону,

При такой вспашке образуются свальные и развальные борозды. После ее проведения углубляют разъемные борозды, направленные вдоль уклона поверхности, и поперек их по естественным понижениям через 100-500 м прокладывают временные выводные борозды глубиной до 35 см с выходом в каналы.

Бороздование применяется при неровном рельефе и может быть систематическим и выборочным. Глубина борозд 25-30 см, расстояния между ними при систематическом их заложении 8-20 м. Выборочное Бороздование проводят при наличии замкнутых понижений, борозды нарезают с выходом в осушительный канал.

Гребневание или грядование применяется при возделывании овощных и пропашных культур.

Гребни нарезают вдоль уклона местности четырехкорпусным плугом. Высота гребней 13-15 см, расстояния между ними 0,7 м. Нарезку гряд проводят челночным способом или способом " с перекрытием", соблюдая прямолинейность гряд, постоянную глубину междугрядных борозд и не допуская завалы на борозды.

Эффективность применения гребней и гряд зависит от уклонов поверхности, оптимальные уклоны борозд между ними - 0,005-0,007.

Профилирование поверхности применяется на безуклонных слабоводопроницаемых почвах. Профилированная поверхность создается путем многократного проведения узкозагонной вспашки при неизменном положении свалов или при планировке.

Выравнивание поверхности включает засыпку старой открытой осушительной сети, карьеров, ям и рвов, а также понижений рельефа местности с сохранением гумусового слоя. Его осуществляют перед строительством закрытого дренажа для подготовки поверхности почвы к беспрепятственной работе механизмов и качественному строительству осушительной сети. Оно является подготовительным этапом к провидению строительной планировки.

Планировка может быть строительной и эксплуатационной. Ее можно проводить различными способами, сохраняя гумусовый слой.

Планировка кулисным способом включает срезку грунта с повышений на половине квадратов 20х20 м десятиметровыми полосами (кулисами) на глубину в два раза больше проектной. Срезаемый грунт скреперами перемещают на места насыпей. При этом верхние плодородные слои почвы отсыпают на верхнее слои насыпей, а нижнее, менее плодородные - на нижние

Глубокое рыхление почв улучшает водно-физические свойства почв и перераспределение влаги по почвенному профилю, способствует ее аккумуляции в разрыхленном подпахотном слое, повышает эффективность действия закрытого дренажа по отводу избыточных вод. Его выполняют при строительстве закрытого дренажа и через несколько лет после него.

Глубокое рыхление не рекомендуется на землях грунтового и грунтово-напорного водного питания. Основные параметры глубокого рыхления – глубина, интервалы, расстояния между полосами рыхления, направления и полнота рыхления.

Глубина рыхления составляет в основном 0,6-0,8 м максимальная допустимая глубина должна быть на 0,2-0,3 м меньше минимальной глубины заложения дренажных труб. Глубокое рыхление следует выполнять в направлении, перпендикулярном направлению дрен или близким к нему.

Химические мелиоранты применяют для увеличения прочности разрыхленной структуры тяжелых почв, а также для оструктуривания легких песчаных почв. Созданая глубоким рыхлением или кротованием разрыхленая структура тяжелых почв в зоне избыточного увлажнения сравнительно быстро разрушается, поэтому рыхление необходимо проводить вновь через 3-4 года.

К химическим мелиорантам относятся жидкие и порошковые удобряющие и оструктуривающие химические вещества (в том числе полимеры). Кротование почв - одно из эффективных мероприятий при мелиорации тяжелых почв. Оно способствует более быстрому отводу избыточных вод с осушаемого участка, более равномерному распределению влаги на осушаемой площади и в почленном профиле, ускорению наступления весенней спелости почвы, улучшению аэрации пахотных и подпахотных горизонтов. Срок действия кротования 1-3 года.

Пескование (глинование) - способ улучшения водно-физических свойств торфяно-болотных почв путем смешивания их с минеральным грунтом-песком (глиной), что повышает несущую способность торфяной почвы, снижает опасность возникновения пожаров, появления радиационных заморозков, ветровой эрозии, улучшает водный режим корнеобитаемого слоя. (таблица 1)

Вариант Горизонт, Средняя Плотность, Общая Полная см

см плотность, г/см3 порозность, влагоемкость,

г/см3 % %

Торфяная 0-15 0,31 1,54 86,0 400,0

почва 15-30 0,21 1,54 86,1 410,0

Торфяная 0-15 0,34 1,71 80,3 238,2

почва плюс 15-30 0.23 1,55 85,3 375.7

песок 200

м3/га

Песок 400 0-15 0,56 2,00 71,9 128,2

м3/га 15-30 0,22 1,56 85,6 380,4

Песок 600 0-15 0,68 2,26 70,0 103,4

м3/га 15-30 0,30 1,60 80,9 265,2

Глина 200 0-15 0,39 1,88 79,3 203,6

м3/га 15-30 0,20 1,52 86,6 436,6

Наиболее перспективным направлением структурной мелиорации мелкозалежных торфяников является пескование методом глубокой вспашки специальными плугами. Проводятся с целью коренного преобразования строения почвенного профиля и создания такого, который будет обладать более благоприятными водно-физическими свойствами, и сохранения торфяной залежи.

Вопрос № 41

Правила сопряжения каналов и коллекторов в вертикальной плоскости

Уклоны дна проводящих каналов проектируют с таким расчетом, чтобы скорость течения не уменьшалась (а лучше возрастала) от истока к устью.

Уклон дна должен по возможности соответствовать уклону поверхности земли и быть не менее 0,0002 для магистральных каналов и 0,0003 для других проводящих каналов. При осушении безуклонных территорий допускается применять уклон проводящих каналов 0,00015. Верхним пределом уклона для незакрепленного канала является максимально допустимый уклон на размыв.

Проводящие каналы между собой и с водоприемниками сопрягаются по следующему правилу:

при впадении гидравлически не рассчитываемого канала в рассчитываемый дно впадающего канала должно совпадать с бытовым уровнем в принимающем канале (допускается заглубление дна впадающего канала под меженный уровень принимающего не более чем на 0,1 м), т.е. их сопрягают по правилу «дно в уровень»;

если оба канала гидравлически нерассчитываемые, то глубину принимающего канала назначают на 0,1...0,2м больше впадающего;

закрытые коллекторы сопрягают с проводящим каналом таким образом, чтобы запас между нижней поверхностью коллекторной трубы и бытовым уровнем воды в канале составлял не менее 0,2 ...0,4 м; если канал не рассчитывают и уровень воды в нем не известен, то запас от дна должен быть не менее 0,4 м.

В предпосевной и летне-осенний паводковый периоды уровни воды в магистральном канале должны быть как минимум на 0,3... 0,5м ниже бровок каналов.

При осушении безуклонных территорий и необходимости уменьшения глубины каналов может быть использован дренаж с постоянно затопленными устьями. В таком дренаже коллекторы выводятся на 0,2.. .0,4 м ниже дна канала и сопрягаются с уровнем воды в нем через вертикальные оголовки.

Вопрос №42

Гидравлический расчет проводящих осушительных каналов

Форму поперечного сечения каналов выбирают в зависимости от вида грунта, глубины русла Н, максимального расчетного расхода Q (таблица 1).

Коэффициент m заложения откоса определяется расчетом из условия устойчивости и сравнивают затем со значениями, приведенными в таблице 2. Если расчетное значение больше табличного, то принимают его равным или меньшим значению, приведенному в таблице 2, но при этом для обеспечения устойчивости откосы крепят. Если расчетное значение меньше или равно табличному, то принимают расчетное значение m без крепления откоса.

Гидравлический расчет каналов состоит в определении пропускной способности русла и допустимых на размыв скоростей и уклонов и проводится для следующих створов: устье канала; выше и ниже впадения каждого канала, для которого делают гидравлический расчет; при изменении уклонов (для обоих уклонов); на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более чем на 20 %, при изменении грунтовых условий на трассе канала.

Если водосборные площади составляют менее 500 га и при этом расчетный максимальный модуль стока не превышает 2 л/с с 1 га, то поперечные сечения проводящих каналов допускается принимать конструктивно из условия сопряжения впадающих каналов и характера грунтов. В этом случае ширину по дну обычно принимают 0,4...0,6м, а коэффициент заложения откосов - по таблице, который затем проверяют на устойчивость к фильтрационному давлению.

Для расчета каналов необходимы следующие основные данные: Q - расчетный расход (мЗ/с) (устанавливают на основании гидрологических расчетов; I - уклон дна канала (определяют на расчетном участке по продольному профилю канала в соответствии с топографическими и инженерно-геологическими условиями); Н - глубина (м) русла (устанавливают, исходя из характера сельскохозяйственного использования земель и требований сопряжения сети в вертикальной плоскости); m - коэффициент заложения откосов (находят по таблице и по расчету); n - коэффициент шероховатости (принимают по данным изысканий по каналам-аналогам или приближенно по таблицам); физические и физико-механические характеристики грунтов (определяют по данным изысканий трасс каналов, лабораторных и полевых испытаний) Пропускную способность русл проводящих каналов рассчитывают по формулам равномерного движения воды:

v=C√RI и Q=wC√RI где v - средняя скорость потока, м/с; R - гидравлический радиус, м; R = ω/χ; χ - смоченный периметр живого сечения, м; I - гидравлический уклон, при равномерном движении жидкости равен уклону дна русла; ω -площадь живого сечения, м2; С - скоростной коэффициент, м0,5/с.

Скоростной коэффициент вычисляют по формуле Н.Н.Павловского (при R=0,1...3,0 м и n=0,011...0,04):

C= 1/n Ry , где у=2.5 √n - 0.13 - 0.75√R ( √ n - 0.10).

В упрощенной форме (погрешность до 2...3) у=1,5√n при R<1 м и у = 1,5√n при

R <1 м.

При гидравлическом расчете канала следует стремиться проектировать сечение русла гидравлически наивыгоднейшего профиля, который характеризуется максимально возможной средней скоростью v , а следовательно, и минимальной площадью живого сечения.

Β г.н=(b/h)г.н.-2(√1+m2 -m).

При гидравлических расчетах трапецеидальных каналов можно использовать номограммы.

Гидравлический расчет закрытого коллектора, как правило, заключается в определении диаметра трубопровода в зависимости от расчетного расхода воды, материала труб коллектора и его уклона, диктуемого рельефом местности, при безнапорном и равномерном движении воды. Уклоны коллекторов должны быть не менее 0,002 при диаметре до 20 см и не менее 0,0005 при диаметре более 20 см. Расчетный расход в коллекторе определяют по формуле

Qкол == qF,

Где q - расчетный модуль дренажного стока, л/(с-га); F — площадь водосбора в расчетном сечении, га.

Скорость течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и полном заполнении их водой следует принимать не менее 0,3 м/с. Для коллекторов из керамических и пластмассовых труб во избежание размыва грунта у водоприемных отверстий максимальная скорость воды должна быть не более 1,5 м/с. Графики позволяют определить диаметр коллектора для наиболее широко применяемых в мелиорации конструкций безнапорных труб, в том числе с учетом сложности строительства. К сложным условиям относится строительство коллекторов в торфах, водонасыщенных обрушающихся песках и супесях, грунтах с содержанием крупного камня (размером 20 см) до 10 и более от объема выемки. Форму русла выбирают в соответствии с грунтовыми условиями, его максимальной глубиной Н, а также расчетным расходом Q. Поперечное сечение открытых коллекторов и магистральных каналов, проложенных в однослойных грунтах с расходом воды в русле Q=10 м3/с и глубиной Н=2,5 м, делают, как правило, трапецеидальным.

Поперечные профили русла:

а - трапецеидальный;

б - параболический,

в - полигональный;

г - комбинированный;

д - параболический с донной вставкой;

е - косинусоидальный.

Коэффициент m заложения откосов принимают по таблице. Магистральные каналы и регулируемые русла малых рек с расходом воды Q = 10...25 м2/с и глубиной Н=3,5 м можно проектировать с трапецеидальным поперечным сечение тогда, когда русла проходят в крупнозернистых грунтах или в средне- и мелкозернистых, у которых имеется крупная фракция d = 1...2 мм не менее 10 ...15% по массе; в мелкозернистых и пылеватых песчаных грунтах при таких Q чаще всего создают русла параболического или косинусоидального профиля и близкого к нему полигонального. Полигональный или комбинированный (в верхней части откосов трапецеидальный, в нижней - параболический) профиль придают руслу также в тех случаях, когда оно проходит в слоистых грунтах: каждому слою грунта соответствует свой коэффициент m заложения откоса, определяемый по расчету. При параболическом профиле русла для каждого слоя грунта определяют соответствующий его свойствам и глубине залегания параметр р параболы. Если коэффициент m назначают, исходя из расчетных характеристик наиболее неустойчивого слоя грунта, или откосы крепят, то им можно придавать одинаковое заложение по всей высоте.

Вопрос №44

Причины неудовлетворительной работы рек - водоприёмников

Естественные причины - недостаточные, разные по форме и площади поперечные сечения русла, большая шероховатость русла, множество изгибов, обвалы берегов и заносы русла. Искусственные причины - мельничные плотины и гидрологические сооружения, гидроэлектростанции, шлюзы, недостаточные размеры мостов и трубопереездов, заколы для рыбной ловли и др.

При недостаточных размерах поперечных сечений русло не пропускает расчетные расходы с необходимыми уровнями.

Большая шерохотоватость русла вследствие нарастания, засорения наносами, корягами, уменьшает скорости течения и пропускную способность реки. Коэффициент шероховатости регулируемых рек - величина непостоянная, изменяющаяся в больших пределах. Наименьшее значение коэффициент шероховатости имеет весной, когда русло свободно от растительности, и наибольшие летом, когда русло зарастает. Зарастание русла приводит к подъёму уровней, выходу из берегов летних и осенних паводковых вод. Следовательно, при проверке пропускной способности рек на расходы летних паводков надо увеличивать коэффициент шероховатости и соответственно поперечные сечения русл.

В случае извилистости русла в плане и малых уклонов рек уменьшаются скорости течения, повышаются уровни воды в русле.

Неблагоприятные условия для использования реки в качестве водоприемника для самотечного осушения создаются при высоком ее положении относительно заболоченных земель.

Неудовлетворительное состояние рек-водоприемников приводит к резкому снижению скоростей течения и пропускной способности, в таких реках уровень воды стоит высоко, что вызывает подпор уровней впадающих в них каналов и закрытых коллекторов и вследствие этого подъем уровня грунтовых вод на прилегающих землях и заболачивание.

Вопрос №45

Основные виды работ по регулированию рек - водоприёмников

В зависимости от причин высоких уровней воды в русле и недопустимого по продолжительности и срокам затопления пойм применяют следующие способы регулирования рек: устранение подпоров от сооружений; уменьшение шероховатости русла; увеличение размеров поперечных сечений русла и уклона реки; придание руслу устойчивого поперечного и продольного профиля, равномерно изменяющегося по длине реки в соответствии с расходом; регулирование стока водохранилищами и прудами на реке и ее притоках, строительство параллельного канала (русла) для разгрузки реки.

Подпор от сооружений устраняют путем их ликвидации или перестройки. Если ликвидировать или перестроить сооружение нельзя, то предусматривается машинный водоподъем. В этом случае, если сохраняются остальные причины неудовлетворительного состояние реки, также необходимо ее регулирование для обеспечения вертикального сопряжения элементов осушительной сети и своевременного отвода паводковых вод.

Для уменьшения шероховатости русла увеличивают скорости течения воды в вегетационный период до 0,3...0,5 м/с, затеняют русло посадкой древесной и кустарниковой растительностью по берегу с солнечной стороны, применяют машинную очистку откосов от растительности, разводят в реке травоядных рыб — белый амур, белый и пестрый толстолобик. Размер поперечных сечений увеличивают путем уширения и заглубления русла. Уклон реки увеличивают путем спрямления русла, при котором уменьшается длина и увеличиваются скорости течения. Необходимый уклон дна реки определяют по формуле Шези для будущего равномерного режима в реке после регулирования:

Imin= v2/(C2R).

где v — скорость, допустимая в меженный (бытовой) период (0,3...0,5 м/с);

R — гидравлический радиус русла в межень; С — коэффициент Шези.

При уклоне существующего русла меньше минимального проводится спрямление русла. Новую трассу проектируют по следующим правилам:

трасса должна проходить по наиболее пониженным участкам поймы, а на заторфованных участках по пониженным отметкам минерального дна; в зависимости от рельефа и уклона местности руслу придают в плане криволинейное или прямолинейное очертание; трассу выбирают таким образом, чтобы дно на всем протяжении регулируемой реки имело одинаковый уклон или в крайнем случае наименьшее число участков с изменением уклона, увеличивающегося к устью.

Применяют следующие способы спрямления русла (А. Д. Брудастов): короткие систематические прокопы — проектная трасса вписывается в существующее русло; решительное спрямление — проектная трасса проходит за пределами существующего русла; одиночные прокопы - спрямляются значительные излучины реки. Спрямления, выполненные разными способами, сопрягаются в общее плавное изменяющееся русло.

Устойчивость русла на поворотах, где наблюдается наибольший размыв, достигается приданием радиуса закруглений, отвечающего гидравлическим характеристикам потока и грунта. Этот радиус, учитывающий сопротивление грунта размыву, для рек с расходом до 5 м /с вычисляют по формулам А. Ф. Печкурова для поперечного устойчивого русла:

r = (ρвαнυ2R)/Ps;

где r - радиус закругления русла, м;

R – гидравлический радиус на закруглении, м;

ρв – плотность воды, кг/м 3;

υ – средняя скорость течений воды, м/с;

Ps – показатель прочности грунта, Па;

Ps — коэффициент, учитывающий неравномерность движения воды в русле и потери энергии потока на поперечную циркуляцию.

Из вычисленных значений радиуса поворота принимают наибольшее.

На закруглениях ширина русла больше, чем на прямолинейных участках за счет вогнутого берега, который размывается. Наибольший размыв вогнутого берега смещается ко второй половине закругления, к которой рекомендуется приурочивать наибольшее расширение русла (И. Л. Раевский). Ширину закруглений рекомендуется (Г. Пресс) увеличивать на 30%.

Влияние неравномерности поперечных сечений на пропускную способность русла определяется по формуле Н. Н. Павловского:

Zm – Zm+1 = Q2 [ ( 1 / 2 m+1 - 1 / 2m) + 1/ К2]

где Zm—Zm+1 — падение уровней воды на участке длиной l между створами площадями m и m+1: К—усредненный модуль расхода:

К= C √R = Q/ √ I; К2= 2C2R:

I— уклон поверхности воды, — коэффициент дополнительного сопротивления:

= ( l - ’) / ( 2 g ) ; l> ’ >0

Руслу реки придается устойчивая форма поперечных сечений исходя из устойчивости грунтов, расходов, глубины и формы устойчивых участков существующего русла, способа производства работ. Наиболее устойчивая форма поперечных сечений русла — параболическая. Параметры поперечных сечений параболической формы определяют из уравнения:

р =2m2Н,

где m — коэффициент заложения откоса; Н — глубина потока при расчетном расходе.

При разнородных грунтах, когда устойчивый грунт подстилается слабоустойчивым, может быть принято сложное сечение — трапеция, переходящая в параболу. В верховьях регулируемой реки при небольших глубинах русла форма может быть принята трапецеидальной. Реки можно регулировать водохранилищами и прудами, построенными на самой реке, ее притоках и водосборе.

Чтобы придать руслу реки правильную форму и выправить динамическую ось потока, проводят выправительные работы путем устройства струенаправляющих дамб, запруд и полузапруд, а на широких участках (если ширина реки более чем в 2 раза превышает проектную) водостеснительных сооружений. Они задерживают часть паводкового стока, снижают расходы в реке, уменьшают объемы земляных работ по руслу и обеспечивают подачу воды в вегетационный период для увлажнения земель. Их также используют для разведения рыбы, водоплавающей птицы и других целей.

Для разгрузки реки в паводковый период и уменьшения объема регулировочных работ можно использовать также нагорные и ловчие каналы, соединив их с водоприемником и оснастив шлюзами. В паводки шлюзы открывают, и вода из реки поступает в каналы, после паводка шлюзы в начале каналов закрывают, а в конце открывают, и они служат для перехвата вод с водосбора. В засушливый период шлюзы в конце канала закрывают, в начале — открывают, и вода поступает из реки для увлажнения.

В результате регулирования реки резко изменяется водный режим реки и поймы, то есть сокращается продолжительность весеннего затопления, прекращается летне-осеннее, понижаются бытовой (меженный) уровень в реке и уровень грунтовых вод на прилегающей к реке части поймы. Водный режим изменяется в зависимости от принятой обеспеченности расчетных расходов и уровней воды в реке. Расчетом определяют зону осушительного действия реки, для которой не нужна дополнительная регулирующая сеть для понижения уровня грунтовых вод. При плоском рельефе, хорошо водопроницаемых грунтах зона этого действия распространяется на сотни метров. При углублении русла и снижении бытовых уровней увеличивается приток грунтовых вод к реке и ее расход.

Расход воды ( м3/с), который река может пропустить после регулирования, определяю т по формуле М. Ф. Срибного:

Q2 = Q1 √(I2 / I1 * (L1 / L2)2)

где Q1 — расход до регулирования, м3/ с; L1 и L2;— длина русла от водораздела до замыкающего створа соответственно до регулирования и после него, км,

I1 и I2— уклон реки соответственно и после регулирования.

Вопрос №46

Осушение с механическим водоподъёмом. Польдерные осушительнве системы

Машинный подъем воды принимают для отвода избыточных поверхностных и грунтовых вод с осушаемых пойм и низменностей при защите их от затопления и подтопления водами рек, водохранилищ, озер и морей, когда воду нельзя или экономически не выгодно отводить самотеком.

Основными данными для проектирования осушительных насосных станций является: приток воды к станции в разные периоды года и вегетации растений; высота подъема воды за те же периоды; сроки понижения грунтовых вод на осушаемой территории и т.д. При машинном водоподъеме необходимо отвести самотеком наибольшее количество поверхностных и грунтовых вод, поступающих с водосбора. Это достигается ограждением объекта нагорными или нагорно-ловчими каналами или обвалованием водотоков и самотечным спуском воды в водоприемник

Если позволяет рельеф местности и гидрогеологические условия, то выше осушаемых территорий на реках или водостоках стоят водохранилища для задержания паводковых вод и уменьшения расходов воды, поступающих к насосной станции.

Водохранилища используют для рыборазведения и подачи воды на увлажнение. Ниже водохранилища русло реки выполняет роль МК, в которые вода поступает из осушительной сети. МК подводит воду к насосной станции, который перекачивает ее в водоприемник.

Иногда осушаемая низменность разделяется на несколько частей, и каждая часть обслуживается отдельной водоподъемной станцией.

Достоинствам устройства одной станции является то, что 1м3 воды при крупных станциях обходиться обычно дешевле, и стоимость постройки и эксплуатации одной более мощной насосной станции дешевле, чем нескольких малых станций с той же мощностью. Недостатки откачки всей воды одной станцией заключается в следующем:

1) необходим длинный и большого сечения главный осушительный канал, так как при одном канале нужно всю воду верхней части низменности провести через нижнюю ее часть;

2) при незначительных уклонах низменности, когда главному каналу приходиться давать искусственный уклон, удлинение его ведет к заглублению канала у водоподъемной станции, что удараживает стоимость его и увеличивает необходимую мощность машин;

3) меньшая гибкость регулирования водного режима на осушаемой низменности.

Устройство нескольких насосных станций удараживает стоимость и эксплуатацию станций, но зато позволяет уменьшить длину и размеры осушительных каналов, увеличивает равномерность осушения и иногда снимает приток фильтрационных вод.

В формировании водного режима обвалованных земель участвуют: атмосферные осадки; фильтрационные воды рек и водохранилищ; грунтовые воды, поступающие с обвалованной территории; испарение; транспирация. Польдерные осушительные системы.

Польдерная система мелиорации осуществляется путем обвалования приморских территорий, пойм рек и озер для защиты их от недопустимого постоянного или периодического затопления.

В зависимости от использования осушаемых земель их ограждают затопляемыми или не-затопляемыми дамбами. Польдерная система включает следующие элементы:

-защитные дамбы;

-осушительная сеть - регулирующая - закрытый дренаж, открытая систематическая сеть, закрытые собиратели;

-проводящую - коллекторы, транспортирующие собиратели, магистральные каналы;

- ограждающую - береговой дренаж, нагорные, ловчие, нагорно-ловчие каналы и головные дрены;

- насосные станции для сброса вод с обвалованной территории в водоприемник или подачи воды в засушливый период для увлажнения почвы;

- гидротехнические сооружения - шлюзы, водовыпуски и др.;

- сооружения электроснабжения, связи, автоматики;

дороги и дорожные сооружения;

- эксплуатационные сооружения и жилищно-бытовые здания.

Элементы польдерной системы зависят от природных условий, требований с/х производства.

Вопрос №47

Регулирование водного и питательного режимов осушаемых земель

Необходимость и режим увлажнения

Способы и техника увлажнения

Поверхностный сток в осушительных системах с временной сетью можно регулировать путем заравнивания излишних осушительных борозд для уменьшения стока или, наоборот, нарезки дополнительных борозд для усиления его. В постоянных же каналах и дренах для регулирования их работы нужны особые устройства:

1) задерживающие сток в осушительных системах (так называемое предупредительное шлюзование);

2) позволяющие приводить на осушаемую площадь извне необходимые количества воды с содержащимися в ней питательными веществами.

Выбор способов регулирования водного режима осушаемых земель и форм осуществления их зависит, во-первых, от климатических условий и характера заболачивания данной площади, во-вторых, от хозяйственного использования ее.

Потребность добавочного увлажнения на осушаемых землях возникает обычно в засушливый период.

Суммарное водопотребление некоторых с/х культур за вегетационный период превышает количество атмосферных осадков и внутренние запасы влаги, которые могут быть взяты из активного слоя почвы.

В засушливые периоды, когда нет осадков, при глубине грунтовых вод ниже 80-90см -для трав и ниже 1,3 м.- для овощных и др. культур, оказывается нужно дополнительное увлажнение почвы.

Существенной причиной строительства осушительно-увлажнительных систем является также неравномерность выпадения атмосферных осадков за вегетацию. Режим увлажнения осушаемых земель зависит от погодных, почвенных и гидрогеологических условий, вида выращиваемых культур, способов увлажнения, а также режима осушения.

Различают расчётный режим увлажнения используемый для определения мощности увлажнительной системы, и эксплуатационных, реализуемый в каждый конкретный год в зависимости от погодных и прочих условий.

Расчётный режим увлажнения устанавливают для определенного расчетного года заданной обеспеченности. Показателем для выбора расчетного года служат разность между суммарным водопотреблением Е и суммой осадков за вегетацию Ос.

Дефицит атмосферных осадков Е-Ос насчитывают по данным наблюдения на ближайшей к участку гидрометеорологической станции. Продолжительность наблюдения должна составлять не менее 25 лет.

Источником воды для увлажнения осушаемых земель в зависимости от способа увлажнения могут быть реки, водохранилища. При подпочвенном увлажнении участков с интенсивным грунтовым питанием в отдельных случаях возможно использование дренажного стока путем создания подпора проводящей сети. Возможно также использование для увлажнения сточных вод.

На осушаемых землях в основном применяют два способа увлажнения;

1) шлюзование- увлажнение почвы путем искусственного регулирования уровня

грунтовых вод,

2) дождевание.

Выбор способа увлажнения определяется природными условиями.

Шлюзование применяется на объектах грунтового питания, когда торф подстилается хорошо водопроницаемыми грунтами, а увлажняемые земли имеют небольшие уклоны и когда имеется возможность подать воду в почву в необходимых количествах для покрытия расходов на испарение и транспирацию.

Шлюзование неприменимо при других типах водного питания, если грунты слабо проницаемы, а уклоны на местности значительные.

Существенные недостатки шлюзования - малые скорости распространения подпора, неравномерность увлажнения почв во времени, по длине и в сторону от зашлюзованых каналов и подпертых дрен.

Шлюзование чаще всего применяют при увлажнении лугов. Осушительная регулирующая сеть может быть представлена отрытыми осушителями-каналами и закрытыми дренами. Эта же сеть используется и для увлажнения.

Вода в отрытые осушители-увлажнители может подаваться через их устья или через истоки.

Депрессионная поверхность грунтовых вод между каналами при шлюзовании имеет вогнутую форму или же оказывается более менее равномерной по ширине полосы (рис 1); в некоторых случаях, особенно в начале шлюзования, эта кривая, кроме подъемов по краям, имеет и подъем в середине, вследствие наложения инфильтрационных вод на исходную поверхность грунтовых вод (до шлюзования).

Конструкция осушительно-увлажнительных систем с применением дождевания определяется рельефом местности, площадью и конструкцией полей, впитывающей и несущей способностью почвы, характером с/х использования земель и типом дождевальной техники.

При проектировании оросительной сети для полива дождеванием необходимо по возможности применять закрытую оросительную сеть, так как открытая сеть имеет существенные недостатки; не допускать пересечения открытых оросителей с открытой и закрытой осушительной сетью, предусматривать сброс воды из оросителей в осушительную сеть или сбросные каналы; заглублять верх закрытого коллектора при его пересечении с открытым оросителем на 0,3-0,4 м под дно оросителя и герметизировать стыки коллектора под оросителем в полосе шириной не менее 2 м от бровок канала располагать закрытые оросители в плане перпендикулярно или параллельно осушительным коллекторам с минимальным числом пересечений с дренами; заглублять верх закрытого коллектора при его пересечения с оросительным трубопроводом на 0,2-0,3 м относительно трубопровода; проверять оросительные трубопроводы на всплытие при укладке их в торфяниках, в случае высокого стояния грунтовых вод или паводкового затопления.

Вопрос №48

Защита земель от затопления и подтопления

Оградительные дамбы.

Оградительные дамбы в зависимости от с/х-ого использования земель могут быть затопляемые или незатопляемые. При выращивании необвалованной территории озимых культур, многолетних насаждений необходимо проектировать незатопляемые дамбы, защищающие территорию от затопления в течении всего года. В остальных случаях выбор типа дамб (затопляемые или незатопляемые) следует устанавливать на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Затопляемые дамбы, защищающие от затопления в период летне-осенних дождей при подъеме воды в водотоке или водоеме, надлежит проектировать с учетом воздействия весеннего паводка на почву, дороги, осушительную сеть. Расположение дамб в плане следует назначать на основании гидрологических и гидравлических расчетов водотоков с учетом топографических особенностей местности и требований охраны окружающей природной среды.

При проектировании дамб расчетное значение максимальных уровней воды необходимо принимать в зависимости от расчетной обеспеченности расходов воды для данного класса дамбы. Для не затопляемых дамб расчетным является паводок в течении года, для затопляемых - летне-осенний паводок.

Превышение гребня дамб над уровнем воды для основного расчетного случая определять согласно СНИП 2.06.05-84 с учетом стеснения потока реки оградительными дамбами, ветрового нагона и высоты наката волны, а также осадки тела дамбы и основания. Величину запаса по высоте незатопляемых дамб необходимо принимать равной 0,5 м, а для затопляемых 0,3м.

Отметка гребня дамбы должны быть не менее отметки уровня воды при прохождении расхода воды расчетной обеспеченности, соответствующей поверочному расчетному случаю.

Отсыпку тела дамб следует предусматривать из местных грунтов, отвечающих требованиям СниП 2.06.05-84.Допускается применение плодородного слоя почвы и торфа, как правило, со степенью разложения 50% и более. Откосы и гребень дамб из торфа необходимо покрывать защитным слоем минерального грунта толщиной не менее 0,5 м. Резервы грунта для отсыпки дамб надлежит располагать с внешней стороны польдера на расстоянии двойной высоты дамб на глинистых грунтах и четырехкратной высоты на легких минеральных и торфяных грунтах.

Ширину гребня оградительных дамб следует принимать из условия производства строительных работ и эксплуатации. При высоте дамб более 1,5 м Ширина гребня должна быть не менее 3 м.

Эксплуатационную дорогу необходимо предусматривать вдоль дамб со стороны обвалованной площади. При соответствующем обосновании допускается располагать эксплуатационную дорогу по гребню дамб с устройством съездов и разъездов не более чем через 0,5 км.

Откосы дамб должны быть защищены от размывающего воздействия атмосферных осадков, потока, волны, сбойного течения на поворотах, ледохода. Заложение откосов дамб при напоре до 3м следует принимать по таблице 1 с учетом физико-механических свойств грунтов тела дамб и технологии производстаа работ, при напоре более 3 м - в соответствии со СниП 2.06.05-84,

В затопляемых дамбах необходимо предусматривать устройство шлюзов-регуляторов или водосливов для выравнивания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах в период прохождения паводка. Порог водослива следует назначать на отметке максимального уровня летне-осеннего паводка расчетной обеспеченности.

Вопрос №49

Строительная подготовка мелиорируемых земель к сельскохозяйственному использованию

При проектировании мелиоративных систем необходимо предусматривать проведение купьтуртехнических работ, строительную планировку поверхности и капитальную промывку.

В зависимости от природных особенностей мелиорируемых земель должны выполняться следующие виды культуртехнических работ: расчистка площадей от древесно-кустарниковой растительности, пней, погребенной древесины; уничтожение кочек; ликвидация мохового очеса; очистка почв от камней на глубину до 0,4 м; первичная обработка почв; выравнивание поверхности.

При культуртехнических работах должны быть предусмотрены:

сохранение гумусового слоя почв;
раздельное складирование сведенной древесно-кустарниковой растительности и камней вне полос отчуждения линий электропередач и связи, железных и автомобильных дорог, приканальных полос для последующего использования;
размещение куч и валов древесно-кустарниковой растительности на территории, не затапливаемой весенними водами.

Проектируемая первичная обработка почвы должна включать разделку пласта, глубокую и полную разделку дернины, травянистой растительности и мелких древесных остатков.

Строительная планировка земель должна обеспечивать:

равномерное увлажнение почвы при поливе и сокращение потерь воды на фильтрацию в подпочвенные слои;
ускорение отвода поверхностных, почвенных и подземных вод при осушении;
обеспечение условий механизации полива и обработки сельскохозяйственных культур.

Строительную планировку орошаемых земель следует производить при поливе:

затоплением (чеки рисовых систем) - под горизонтальную плоскость;
по бороздам и полосам, как правило, под наклонную плоскость;
дождеванием - путем ликвидации отдельных понижений и повышений.

Точность планировки орошаемых земель должна быть не менее 5 см, а для рисовых систем - 3 см.

Строительную планировку осушаемых земель, как правило, необходимо проектировать для ликвидации понижений и повышений глубиной или высотой более 5 см.

Строительную планировку земель следует проектировать без предварительного снятия плодородного слоя почвы, если срезки и насыпи существенно не влияют на плодородие почв. В остальных случаях следует предусматривать предварительное снятие и последующее восстановление гумусового слоя почвы.

Для улучшения плодородия почвы, сниженного в результате планировочных работ, должны предусматриваться мероприятия по его восстановлению.

При наличии в пределах мелиорируемой территории засоленных земель, промывка которых не может быть обеспечена при эксплуатации оросительной системы, должна предусматриваться их капитальная промывка.

При необходимости следует предусматривать первичное окультуривание земель: известкование кислых почв, фосфоритование, внесение органических и минеральных удобрений, гипсование солонцовых и содовозасоленных почв, предпосевную обработку почв, посев трав при создании лугов.

Вопрос №50

Охрана окружающей природной среды при осушении земель

При проектировании мелиоративных систем сооружений необходимо соблюдать следующие требования:

-размещать мелиоративные системы и сооружения с учётом экологической значимости природных объектов осваиваемого района;

-повторно использовать сбросные и дренажные воды,

создавать специальные инженерные сооружения или устройства и проводить необходимые мероприятия по очистки вод, предотвращению эрозии (лесозащитные полосы, рыбозащита, рыбопропуск, переходы для животных через каналы).

Границы мелиоративных систем, строительных площадок, трасс, места расположения водозаборных, водосбросных сооружений были назначены с учётом:

-территориальных комплексов схем охраны окружающей среды, схем охраны вод малых рек;

-границ имеющихся заповедников, заказников, территорий (акваторий) обитания особо охраняемых видов флоры и фауны, памятников природы и статуса их охраны;

данных по местам обитания и миграции животных.

Природные объекты (вода, почва, воздух, флора, фауна), устанавливались на основе зоогеографической, охотохозяйственной, геоботанической, почвенной, лесохозяйственной и гидрологической характеристикой. На основе этого определялись понижения и повышения уровня грунтовых вод на прилегающих территориях.

Состав и тип природоохранных мероприятий, сооружений, устройств следует назначать на основе данных, характеризующих современное и прогнозируемое состояние природных объектов в увязке с типом, параметрами, режимом работы мелиоративной системы и сооружений.

При размещении, проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию новых, реконструкции и расширении существующих мелиоративных объектов на рыбохозяйственных водоемах необходимо по согласованию с органами рыбоохраны предусматривать в проектах и сметах и осуществлять мероприятия по сохранению рыбных запасов, а при строительстве плотин - и мероприятия по полному использованию водохранилищ под рыбное хозяйство.

На мелиоративных системах следует предусматривать защитные лесные насаждения.

В зависимости от природных условий защитные лесные полосы надлежит проектировать следующего назначения: полезащитные, водоохранные, озеленительные. Площадь лесополос вдоль магистральных каналов следует устанавливать в зависимости от длины каналов и ширины лесополосы с учетом создания свободного доступа к каналам для очистки и ремонта. Длину лесополосы необходимо принимать не менее 60 % длины канала

Площадь для остальных групп лесополос (вдоль дорог, вокруг прудов, у поселков, насосных станций, на неиспользованных в сельском хозяйстве землях и т.п.) следует назначать исходя из конкретных условий объекта.

На обвалованных площадях в поймах рек следует предусматривать создание защитных лесных полос комплексного назначения из 2-4 рядов древесных пород (преимущественно тополей), размещаемых по границам участков, а также каналов проводящей осушительной сети.

Лесополосы вдоль дорог необходимо размещать на расстоянии 2,5-3 м от бровки кювета. Размещение лесополос вдоль линий электропередаче и связи должно выполняться в соответствии с действующими нормативами по их строительству и эксплуатации. На линейных сооружениях (каналах, трубопроводах) следует предусматривать специальные переходы для диких животных. Конструкцию и число переходов необходимо принимать на основании данных о путях миграции в зависимости от количества, видовых морфометрических и поведенческих особенностей мигрирующих животных.

Для водопоя и выхода попавших в канал копытных животных следует предусматривать на трассе магистральных каналов и на ловчих канал уположненые участки или мосты-переходы.

Не допускается предусматривать уничтожение древесно-кустарниковой растительности химическими способами в местах обитания животных.

На обвалованных площадях в поймах рек следует предусматривать создание защитных лесных полос комплексного назначения из 2-4 рядов древесных пород, размещаемых по границам участков, а также каналов проводящей осушительной сети.

Ликвидация существующих лесных, кустарниковых полос и насаждений допускается только при технико-экономическом обосновании с учетом их экологического значения.

Для водопоя и выхода попавших в каналы животных следует предусматривать на трассе МК уположненые участки или переходы (по тропам животных).

Противоэрозионные сооружения в комплексе с другими мероприятиями на орошаемых и осушаемых землях должны обеспечивать прекращение развития овражной сети, уменьшать и в дальнейшем создавать условия для прекращения эрозионных процессов на всем осушаемом массиве.

На мелиоративных системах и прилегающих к ним территориях необходимо предусматривать мероприятия по охране вод от истощения, изменения водного режима охраняемых природных комплексов, сохранения или улучшения водного режима и условий водопользования.

Санитарно-гигиенические мероприятия следует предусматривать для обеспечения санитарных требований к режиму и качеству вод, определяемых "Правилами охраны вод от загрязнения сточными водами". При использовании водных объектов мелиоративной системы или источников, находящихся в зоне ее влияния, для хозяйственно-питьевого водоснабжения требования к охране источника и водопроводных сооружений определяются в соответствии со СниП 2.04.02-84.

1. Судебные постановления первой инстанции
2. НИОСТ Ашеров Роман Витальевич 133 5715 245 100 165
3. . Отношения родителей и детей как психологопедагогическая проблема
4. Модуль 124 Итоговый отчет экзамен Группа- ДП0901 ДП0902 Ф
5. Введение1
6. лечебное дело История педиатрии
7. Структура, апаратне забезпечення системи клієнт-банк
8. тематикалы~ физиканы~ те~деулеріні~ классификациялары Математическалы~ фи
9. иностранцы используют в Тайланде международное водительское удостоверение но по тайским законам использо
10. Из истории Добротолюбия
11. Метод отражает внутренние закономерности развития той деятельности в которой он применяется
12. Тема 7. Искусство маньеризма.
13. Никколо Паганини (Pgnini).html
14. Психология душевных волнений
15. Сама церемония носила условный характер так как в этот же день на нашей планете родилось около 260 тыс
16. Культурология 1 Морфология истории- характеристика метода
17. Учет финансовых вложений в акции и долговые ценные бумаги1
18. РОБОЧИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «МЕНЕДЖМЕНТ»
19. Курсовая работа- Интернет-технологии
20. статья о подходах к слабоумию

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе