Осушительные мелиорации
Лекция №5-7
Тема: «осушительные мелиорации» Вопросы:
1. Основные объекты осушительной мелиорации.
2. Тины водного питания переувлажненных земель.
3. Требования с/х культур к водному режиму почвы при осушении.
4. Осушительная система и ее элементы.
5. Классификация осушительных систем.
6. Методы и способы осушения.
7. Технологии и материалы для устройства дренажа.
Рекомендуемые материалы
Вопрос № 1.
Задача осушительной мелиорации - это преобразование избыточно увлажненных земель в плодородные земли, обеспечивающие получение высоких и устойчивых урожаев с/х культур.
Основное воздействие осушительная мелиорация оказывает на водный режим почвы, устраняя в ней избыток влаги. При этом освободившиеся от воды почвенные поры заполняются воздухом, улучшая воздушный режим почвы и повышая ее микробиологическую активность, улучшая питательный режим почвы.
Осушаемые земли подразделяют на:
- болота;
- заболоченные земли;
- переувлажненные земли.
Болото — обособленное природное образование на поверхности земли с постоянным избыточным увлажнением, с типичной гидрофильной растительностью, на котором накапливается органическое вещество (происходит процесс торфообразования) и имеется слой торфа мощностью в неосушенном состоянии более 30 см.
Заболоченные земли — это постоянно увлажненные участки с минеральными почвами на которых накапливается органическое вещество (происходит процесс торфообразования) и имеется слой торфа мощностью в неосушенном состоянии менее 30 см.
Переувлажненные земли — это участки с периодически переувлажняемыми минеральными почвами, с развитым анаэробным процессом (накопление органического вещества и влаги, заболачиваемость при преобладании осадков над испарением) вследствие застаивания избыточных поверхностных вод или высокого положения грунтовых вод и отсутствием торфа.
Под торфом понимается органогенная порода, содержащая не более 50 % минеральных веществ (в абсолютно сухом состоянии) и образовавшаяся в результате ежегодного отмирания болотных растений и неполного их распада в условиях повышенной влажности и недостатка кислорода.
Вопрос 2.
Тип водного питания (ТВП) определяется основным источником переувлажнения почвы. Он зависит от климатических, геологических, гидрологических, почвенных и других условий объекта. Эти условия определяют количество и состав избыточной воды.
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 территорию. Он свойствен землям, расположенным на водоразделе и верхней части склонов, с малыми уклонами поверхности, 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 грунтовых вод выделяют три подтипа:
- поток грунтовых вод со склонов (свойствен болотам, расположенным в понижениях рельефа, особенно в поймах, и на нижних частях склонов);
- поток фильтрационных вод водохранилищ и рек (имеет место при высоком залегании уровня воды в гидрографической сети, вызывающего подтопление земель);
- бассейн грунтовых вод (свойствен плоским слабодренированным равнинам, сложенным проницаемыми грунтами (пески, супеси и др.), когда грунтовые воды залегают неглубоко, зоны их питания и разгрузки почти совпадают, уклоны грунтовых вод практически отсутствуют, уровень их копирует поверхность земли).
При грунтово-напорном ТВП основная причина переувлажнения - воды напорного водоносного горизонта, перекрытого сверху слабоводопроницаемыми грунтами.
При грунтово-напорном ТВП выделяются три подтипа:
- выклинивание напорных вод через гидрогеологические «окна» в водоупоре (карстовые воронки, трещины и пр.) - напорные воды выходят в виде восходящих родников на поверхность или в озера. Земли постоянно переувлажнены, тяжело поддаются осушению.
- площадное выклинивание напорных вод (широко распространен, разделяющий водоносные пласты относительный водоупор не разрушен, грунтовые воды подпитываются напорными водами).
- капиллярное заболачивание (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 (подверженные затоплению при сгонно - нагонных течениях).
Вопрос 3.
Требования сельхозкультур к водному режиму почвы определяются оптимальными условиями, необходимыми для роста и развития растений.
Они оцениваются:
- пределами оптимальной влажности и содержанием воздуха в кор- необитаемом слое почвы;
- интервалами оптимального колебания УГВ (верховодки) в вегетационный период.
Содержание воздуха, требуемого для нормального роста и развития растений и обеспечения надежного газообмена между почвой и атмосферой должно быть:
- для многолетних трав -15... 20%;
- зерновых культур - 20...30%;
- овощных и корнеплодов -30...40% общей пористости.
Это условие определяет примерные значения максимально допустимой влажности корнеобитаемого слоя:
- многолетние травы - 80... 85%;
- зерновые - 70... 80%;
- овощные и корнеплоды - 60.. .70% общей пористости.
Нижний предел влажности в зависимости от вида почв и растений:
- многолетние травы -50.. .60%;
- зерновые, овощные и корнеплоды - 40.. .45% общей пористости.
Таким образом оптимальная влажность почвы при выращивании большинства сельскохозяйственных культур в зоне осушительных мелиораций
должна быть в пределах 40.. .80% общей пористости или 60.. .100% НВ.
В мелиоративной практике существует понятие Норма осушения это оптимальная для хозяйственного использования осушаемых земель глубина стояния грунтовых вод. Она может изменятся во времени по фазам развития с/х культур. Различают: предпосевные; посевные; средние за вегетационный период нормы осушения. Предпосевные нормы осушения определяют условиями проведения механизированных работ:
- 30... 50 см на минеральных почвах;
- 40...50 см на торфяных почвах (зерновые, травы);
- 50.. .60 см - под овощные культуры.
Нормы осушения принимают в соответствии с требованиями СНиП.
Вопрос 4.
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.
В состав осушительной системы 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;
a. регулирующая сеть, отводящая избыточные воды с поверхности почвы, из пахотного слоя и понижающая грунтовые воды для создания оптимального водно-теплового режима почвы;
b. оградительная сеть, защищающая осушаемую площадь от поступления с внешнего водосбора поверхностных (нагорные каналы) или грунтовых (ловчие каналы) вод;
c. 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 проводящей 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 5.
| Классификационный признак | Тип осушительной системы | Характеристика |
| По конструкции осушительной сети | Закрытая | Все элементы осушительной сети выполнены в виде закрытых дрен или собирателей |
| Открытая | Все элементы осушительной сети выполнены в виде открытых каналов | |
| Комбинированная | Регулирующая и часть проводящей сети (коллекторы) выполнены в виде закрытых элементов, остальная сеть - в виде открытых каналов | |
| По принципу регулирования водного режима почвы | Осушительные | Осушительная сеть обеспечивает только отвод избыточных вод |
| Осушительно- увлажнительные | Осушительная сеть и дополнительные устройства обеспечивают не только отвод воды и, но и ее подачу в почву. | |
| По принципу сопряжения с водоприемником | Самотечные | Вода из осушительной сети в водоприемник поступает самотеком за счет гидравлической энергии потока |
| С машинным водоподъемом | Вода из осушительной сети в водоприемник отводится с помощью насосов | |
| По принципу площадного размещения осушительной сети | Систематического осушения | Осушительная сеть размещается равномерно по осушаемой площади |
| Выборочного осушения | Осушительная сеть размещается по осушаемой площади неравномерно (выборочно) с учетом местных проявлений переувлажнения | |
| По принципу водооборота | Неводооборотные | Сток с осушаемой площади полностью сбрасывается в водоприемник |
| С частично замкнутым водооборотом | Часть стока с осушаемой площади (преимущественно в летний период) аккумулируется с целью последующего использования для увлажнения сельскохозяйственных культур | |
| Водооборотные | Весь сток с осушаемой площади задерживается в прудах для последующего увлажнения культур на той же площади |
Вопрос 6.
Метод и способ в осушении имеют различное содержание. 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 или подземных вод с осушаемых земель — это сочетание технических средств и агротехнических приемов для осушения земель. Выбор способа осушения производится исходя из метода осушения на основе технико-экономических расчетов.
| Тип водного питания | Метод осушения | Способ осушения |
| Атмосферный | Ускорение поверхностного стока (основной) | планировка поверхности, вспашка вдоль склона |
| Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв (дополнительный) | Кротовый и щелевой дренажи, глубокое рыхление и вспашка, мероприятия по ускорению оттаивания почвы | |
| Грунтовый | Понижение уровня грунтовых вод (ускорение внутреннего стока) (основной) | дренаж, углубление естественных дрен (реки, ручьи) |
| Перехват потока грунтовых вод (дополнительный) | Ловчие каналы и дрены, береговой и вертикальный дренаж | |
| Уменьшение притока грунтовых вод (дополнительный) | Антифильтрационные завесы, борьба с потерями воды в каналах, биологический дренаж | |
| Грунтово- напорный | Понижение пьезометрических уровней в пределах объекта осушения (основной) | вертикальный дренаж, разгрузочные скважины |
| Понижение пьезометрических уровней за пределами объекта осушения (дополнительный) | Устройство водозаборов подземных вод, мероприятия по ограничению питания напорного водоносного горизонта | |
| Склоновый | Перехват на границе объекта склонового поверхностного стока (основной) | Нагорные каналы, перехватывающие дрены, защитные дамбы |
| Уменьшение притока поверхностных вод со стороны (дополнительный) | Комплекс противоэрозионных мероприятий на склоне (создание прудов, лиманов, лесонасаждений, вспашка поперек склона) | |
| Намывной | Ускорение руслового паводкового стока (основной) | спрямление, углубление, уширение, расчистка русла |
| Защита территории от затопления (основной) | обвалование береговой линии | |
| Разгрузка водоема системой мероприятий по регулированию стока(дополнительный) | Устройство водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн другой реки, перехват притоков реки каналом со сбросом воды ниже объекта осушения |
При развитии орошения на осушаемых землях возникла необходимость выделять оросительный ТВП. Основные методы осушения при нем - профилактический — соблюдение научно обоснованного режима орошения, ограничение потерь воды из оросительной сети и на поле, дополнительный — ускорение поверхностного и внутреннего стока, образующегося при использовании оросительной воды.
Вопрос 7.
По технологии устройства дренаж может быть:
- траншейным;
- бестраншейным.
"Эволюция взглядов на организацию" - тут тоже много полезного для Вас.
Траншейным способом укладывают материальный дренаж. В материальном дренаже для создания водоотводящей полости используют различные материалы, по которым различают дренаж:
- каменный;
- гончарный (керамический);
- пластмассовый.
Бестраншейным способом устраивают земляной дренаж или пластмассовый. Земляной дренаж выполняют специальными механизмами в виде кротовин без крепления или с креплением механическими или химическими закрепителями.
В настоящее время наиболее распространен гончарный (керамический) и пластмассовый дренаж (срок службы - 50 лет). Для защиты от заиления и увеличения водоприемной способности дренажные трубы обкладывают фильтрующим материалом: дерн, песок, стеклохолст.
