Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

венного профиля с помощью специальных кротдренажных машин.

Регулирующая сеть осушителей трансформирует гравитационную

почвенную влагу в дренажный сток и транспортирует этот сток в

проводящую открытую или закрытую коллекторную сеть.

Проводящая коллекторная сеть собирает воду из ре-

гулирующей сети осушителей и транспортирует ее в магистраль-

ный канал. Эта сеть играет в основном водопроводную роль. Она

представлена открытыми каналами или материальными закрыты-

ми трубопроводами из пластмассовых, керамических и иных мате-

риалов (рис. 96).

Рис.

96. Фрагмент осушительной системы. Коллектор-собира-

тель (1), регулирующая сеть закрытых дрен-осушителей (2) и

ловчая дрена

(3),

принимающая и отводящая грунтовый поток

со склона (Р. Эггельсманн, 1984)

Осушители впадают в коллекторы второго порядка.

Из этих коллекторов вода перетекает в коллекторы (собиратели)

первого порядка и наконец поступает в магистральный канал осу-

шительной системы. Проводящая сеть закладывается с уклоном

0,008-0,015. Минимальные уклоны коллекторов — 0,002-0,003.

Функцию коллекторной (проводящей) сети не следует определять,

однако, однозначно только как водопроводящую. Коллекторы дей-

ствуют только как водопроводы главным образом в условиях забо-

лачивания почв намывными склоновыми или атмосферными, т.е.

поверхностными, водами, когда почвы формируются на плотных

тяжелых почвообразующих породах с низкой водопроницаемо-

стью.

Однако при грунтовом заболачивании на породах и почвах с

высокой фильтрацией коллекторная транспортирующая сеть ока-

зывает интенсивное осушающее (дренирующее) действие, которое

286

особенно отчетливо проявляется в поймах при близком залегании

к поверхности рыхлою аллювия, а также на водораздельных низ-

менностях, образованных мощной толщей моренных и флювио-

гляциальных песков (например, в Окско-Мещерском, Деснинском

и других полесьях европейской части страны).

Махистральный канал принимает воду из коллектор-

ной сети и транспортирует ее в водоприемник Если функции ма-

гистрального канала выполняет закрытый трубопровод, то он на-

зывается магистральным коллектором. Такой коллектор

изготавливают из труб большого диаметра (рис 2.19).

Водоприемником называют водоем или водоток, в кото-

рый портупают воды дренажного и поверхностного стоков из маги-

стрального канала или из магистрального коллектора. Водоприем-

ником могут служить река, озеро, естественный тальвег или иные

водотоки В водоприемнике должен быть сохранен или обеспечен

режим, исключающий застой водных масс и ухудшение качества

воды в результате сброса дренажных вод.

Сооружениями на осу-

шительной системе являются

устья коллекторов (рис. 2.22),

смотровые колодцы и колод-

цы-поглотители, или шлюкеры

(рис.

97, 2.20), шлюзы-регулято-

ры,

насосные станции, переходы

и переезды, подпорные и другие

Рис 97 Отвод воды из западин

колодцем-поглотителем (шлюке-

ром) Положение шлкжера в пла-

не (а), шлюкер в разрезе (б)

i-4ll|i|lllllllllinillllfllllllll'llll

Рис 98 Разгрузочная скважина в кана-

ле при заболачивании почв напорными

водами

—

пьезометрический уровень напорных

вод (Щ), 2

—

первый водоносный гори-

зонт, 3

—

водоупор, 4

—

второй водонос-

ный напорный горизонт, 5

—

водоупор,

—

разгрузочная скважина (Л)

287

сооружения (рис. 2.27), разгрузочные скважины в каналах при за-

болачивании почв напорными водами (рис. 98, 2.21).

В зависимости от конкретных условий для мелиорации заболо-

ченных почв могут использоваться различные виды осушительных

систем, обычно обладающие всеми или частью перечисленных

выше составных частей.

9.6.2. ВИДЫ ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Осушительные системы существенно различаются по своим

принципиальным конструктивным особенностям. Эти отличия оп-

ределяются гидрологическими условиями и характером водопри-

емника, генезисом и составом почв, почвообразующих пород, при-

чинами заболачивания и другими факторами.

По принципиальным конструктивным особенностям и харак-

теру поступления воды в водоприемник осушительные системы де-

лят на системы самотечные и польдерные.

Самотечные осушительные системы позволяют

отводить с дренируемой территории избыточную влагу только под

влиянием гравитационных сил, самотеком. Движение воды осуще-

ствляется за счет уклона дренажных и коллекторных линий в маги-

стральный канал и затем в водоприемник.

Польдерные осушительные системы, приурочен-

ные к морским побережьям, крупным дельтам или к поймам,

обычно строят в таких условиях, когда уровень воды в водоприем-

нике находится выше или на гипсометрической отметке осушаемо-

го массива. Поэтому вода осушительной системы не может самоте-

ком быть сброшена в водоприемник. С этой целью вся осушаемая

территория обваловывается, на дамбе строят насосную станцию,

которая перекачивает воду в задамбовую зону в водоприемник из

подводящего магистрального канала. Польдерные системы могут

быть незатапливаемыми (зимние польдеры) или затапливаемыми

(летние польдеры). Различают польдеры морские (рис. 99) и реч-

ные,

в зависимости от их приуроченности к поймам и дельтам или

к морскому побережью. Польдерные системы, обеспечивающие

двустороннюю перекачку воды (из подводящего магистрального

канала в водоприемник и из водоприемника в сухой период в про-

водящую сеть осушительной системы на территорию польдера) по-

зволяют эффективно осуществлять двустороннее регулирование

водного режима. Поэтому на территории польдера создаются бла-

гоприятные условия регулируемого шлюзования и субирригации, а

также для организации дождевания на осушаемых почвах. Поль-

дерные системы в определенных условиях являются более эколо-

гичными, чем самотечные. Они исключают необходимость регули-

рования водоприемника (реки), его спрямления и углубления рус-

ла и, как следствие, общего понижения базиса эрозии и уровней

грунтовых вод всего мелиорируемого ландшафта (рис. 2.25, 2.26).

288

12 S J * S 2 1

Рис.

99. Морской польдер (paзрез территории польдера Зайдсрзее, Голландия):

1 —

уровни моря (М\, Mi

—

прилив, отлив); 2

—

дамба; 3

—

подводяшии магистраль-

ный канал, 4— насосная станция, 5— судоходный шлюз, 6— осушительные каналы

различною порядка

По отношению регулирующей сети осушителей к уклону по-

верхности осушительные системы делят на продольные и по-

перечные. При продольном расположении регулирующая сеть

осушителей укладывается нормально к горизонталям; при по-

перечном — вдоль горизонталей или под небольшим углом к

ним поперек склона (рис. 100). Выбор схемы укладки регулирующей

сети осушителей опреде-

ляется пивным образом

причинами заболачива-

ния почв. Поперечная

укладка осушителей не-

обходима всегда при

заболачивании почв по-

верхностными водами на-

мывными склоновыми).

При заболачивании почв

фунтовыми водами может

быть использована как по-

перечная, так и [продоль-

ная схемы.

По расположению

регулирующей сети осу-

шителей в плане в зави-

симости от структуры почвенного покрова применяют систе-

матический или выборочный дренаж. Систематический

дренаж (рис. 101) необходим на массивах, образованных только за-

болоченными и болотными почвами. В этом случае весь осушаемый

массив покрывают систематической сетью дрен (каналов).

Выборочный дренаж (рис. 102) применяют при сложной струк-

туре почвенною покрова, в состав которого входят как автоморф-

Рис 100. Продольная (слева) и поперечная

(справа) схемы расположения систематиче-

ского дренажа:

1 — коллектор, 2

—

дрены-осушители,

23-25

—

юршонтали

20 - 2099

289

Рис.

101. Систематический дренаж:

—

смотровой колодец; 2

—

канал; 3

—

коллектор; 4

—

дрена

Рис.

102. Выборочный дренаж:

/ — коллектор; 2 — лрены-осушители; 3 — водоприемник; 21-

22,5— горизонтали; заштрихованная площадь

—

расположение за-

болоченных почв

ные и гидроморфные незаболоченные почвы, так и заболоченные

(например, сочетание дерново-подзолистых неоглеенных и глубо-

кооглеенных почв, не нуждающихся в осушении при любом ис-

пользовании, и сильнозаболоченных дерново-подзолистых глее-

вых и торфянисто-глеевых почв, осушение которых необходи-

мо при любом сельскохозяйственном использовании). В этом слу-

чае регулирующая сеть осушителей приурочена только к контурам

290

собственно заболоченных почв, тогда как на территории, обра-

зованной незаболоченными почвами, проходит лишь проводя-

щая сеть.

По сочетанию (или отсутствию сочетания) комплекса гидро-

технических и агромелиоративных мероприятий по организации

поверхностного и внутрипочвенного стока осушительные системы

делят на комбинированные и некомбинированные.

Комбинированные осушительные системы применяют на почвах

с низкими значениями коэффициента фильтрации подпахотного

горизонта (Кф<

0,1-0,3

м/сут). В этом случае наряду с закрытым

дренажем или открытой сетью каналов предусматривают выполне-

ние мероприятий по организации поверхностного и внутрипочвен-

ного стоков

—

например, узкозагонной пахоты, грядования, греб-

невания, кротования, глубокого мелиоративного рыхления и т.д.

(рис.

103).

/-*--£

Рис 103. Вариант комбинированного

(гончарный и кротовый) дренажа

при осушении тяжелых, плохо водо-

проницаемых почв (Р Эггельсманн,

1984):

—

направление тяги, 2

—

нож дренера,

—

крот-дренер сечением 8 см, 4 —

уширитель сечением 10 см, 5

—

фильт-

рующий слой в дренажной траншее из

гравелистого песка над гончарной тру-

бой, 6

—

гончарная труба,

7 —

дренаж-

ная траншея

Кроме перечисленных следует различать следующие виды осу-

шения.

Кольматаж, основанный на повышении гипсометрических

отметок поверхности осушаемой территории. Кольматаж осущест-

вляют путем седиментации на осушаемой поверхности твердого

стока, который несут реки многих предгорных районов. Регулируя

скорости движения воды по поверхности осушаемых почв уклоном

подводящих каналов, можно управлять процессом осаждения ми-

неральных частиц разного размера и гранулометрическим составом

новых почв. Такой способ осушения заболоченных почв применя-

ется, например, в Италии в долине р. По. Он был использован при

осушении почв Колхиды в долине р. Риони при создании планта-

ций цитрусовых культур. Широкого распространения этот способ

осушения не получил.

Рефулирование позволяет существенно ускорить процесс

подъема поверхности при осушении заболоченных почв по сравне-

нию с кольматажем. В этом случае транспортировка и отложение

минерального материала осуществляются с помощью землесосных

20'

291

установок. Несортированный материал, например пульпа, получа-

емая при очистке русла реки землесосными установками, транс-

портируется по пульпопроводам на поверхность осушаемой терри-

тории (рис. 104). Отложенная масса грунта разравнивается затем

бульдозерами. В результате на поверхности почвы формируется

слой разнозернистого мелкозема, который служит породой для

антропогенного создания новых

почв.

Их гранулометрический сос-

тав при этом, очевидно, не регулируется и определяется составом

разрабатываемого землесосом грунта. В последние годы предпри-

нимаются попытки сочетания рефулирования и кольматажа. При

таком способе удается быстро поднять отметки поверхности осу-

шаемой территории путем отложения грубого материала с помо-

щью рефулирования и затем создать почвы с необходимым грану-

лометрическим составом, используя кольматаж.

Рис.

104. Разработка пульпы землесосными снарядами на р. Риони и ее по-

дача на осушаемую территорию для рефулирования

Вакуум-дренаж в настоящее время проходит экспери-

ментальную проверку как способ осушения заболоченных почв

тяжелого гранулометрического состава закрытым дренажем, на

который накладывается вакуум. Он позволяет увеличить общую

водоотдачу и извлекать избыточную влагу из относительно тонких

капилляров почвы, которые в обычных условиях остаются запол-

ненными водой. Применение вакуум-дренажа для осушения тяже-

лых почв позволяет увеличить общий слой и модули дренажного

стока.

Биологический дренаж — способ осушения, основан-

ный на применении для осушения почв растений, обладающих вы-

сокой транспирационной способностью. Впервые такой способ

292

был применен в Колхиде в начале 30-х годов. В качестве расте-

ния-осушителя был использован эвкалипт. Этот способ, однако,

как и вакуум-дренаж, не получил широкого распространения в ме-

лиоративной практике.

Независимо от вида осушительной системы, ее конструкции

и составляющих элементов на массиве осушения, как правило,

всегда предусматривают в проекте строительство регулирующей

сети осушителей. В настоящее время в практике мелиоративно-

го строительства используют весьма разнообразные виды осу-

шителей.

9.6.3.

ВИДЫ ДРЕНАЖА (ОСУШИТЕЛЕЙ)

Осушители на мелиоративных осушительных системах имеют

различную конструкцию, форму, изготавливаются из разных мате-

риалов. Их виды, используемые в настоящее время в производстве,

показаны на схеме 6.

9.6.3.1.

ОТКРЫТЫЙ ДРЕНАЖ

Осушительные каналы на мелиоративных системах ус-

траивают всегда в выемке. Параметры осушительных каналов свя-

заны с хозяйственным использованием осушенных земель. На лу-

гах и пастбищах глубину каналов принимают равной

0,8-1,0

м,

на полевых угодьях —

1,0—1,2,

в садах —

1,2—1,4

м. Длина кана-

лов составляет 600-1200 м, уклон дна — 0,0005-0,005. Глубина

проводящих каналов определяется условиями сопряжения откры-

тых осушителей и коллекторов в вертикальной плоскости. Глу-

бину более крупных каналов определяют по А.Д. Брудастову:

глубина впадающего канала плюс глубина воды в нем в расчетный

период.

Ложбины — распластанные каналы глубиной

0,3-0,6

м с

коэффициентом откосов 5,6. Ложбины служат для отвода поверх-

ностных вод. Они применяются в условиях поверхностного забола-

чивания на тяжелых, плохоиодопроницаемых почвах. В условиях

грунтового заболачивания использование ложбин для создания ре-

гулирующей сети осушителей неэффективно.

9.6.3.2. ЗАКРЫТЫЙ ДРЕНАЖ

9.6.3.2.1.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ ДРЕНАЖ

Гончарный дренаж строят из отдельных коротких кера-

мических труб, укладывая их в одну линию встык одну к другой.

Длина одной трубы

—

33 см. В сечении трубы круглые или шести-

гранные (рис. 105). Вода поступает в дренажную линию через сты-

ки между отдельными трубами. Зазор между трубами должен быть

равен

1,0-1,5

мм. На внешней стороне гончарной дрены часто

устраивают желоба, ускоряющие проток воды к стыку дренажных

293

294

Рис.

105. Гончарные керамические дренажные круглые трубы:

—

гофрированные; 2, 3, 4

—

гладкие

труб. Промышленность изготавливает гончарные трубы с внутрен-

ним диаметром 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20 см и более. Трубы диа-

метром 5 и 7,5 см, как правило, используют для строительства за-

крытых дрен-осушителей. Трубы большого диаметра применяют

для закрытых коллекторов различного порядка (рис. 2.14, 2.15).

Длина дренажных линий обычно равна 150—200 м; им придает-

ся уклон, равный 0,002—0,004, иногда больше, но не свыше 0,01.

Для защиты от заиления стыки покрывают стеклотканью, мхом,

синтетическими неткаными материалами и

др.

Скорость движения

воды в дрене не должна быть заиливающей и размывающей, т.е.

она может изменяться в интервале от 0,25 до 1 м/с. При больших

скоростях возможен размыв почвогрунта в стыках дрен.

Строительство горизонтального трубчатого дренажа произво-

дят с помощью дреноукладчиков. Эти машины делятся на тран-

шейные, узкотраншейные и бестраншейные дреноукладчики.

Для устройства дренажа траншейным или узкотраншейным

способом применяют траншеекопатели с активными рабочими ор-

ганами. Бестраншейные дреноукладчики имеют долотообразный

нож-щелерез. Эти машины используют только для строительства

бестраншейного пластмассового дренажа.

В России наиболее широкое распространение получили тран-

шейные и в меньшей мере узкотраншейные машины. Они способ-

ны создавать прямоугольные траншеи шириной соответственно

50 и 30 (25) см. Наиболее распространенным является траншейный

зкскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-202. С его помощью (рис. 106)

создают дренажную траншею глубиной до 1,4 (обычно

0,8—1,2)

шириной 0,5 м, на дно которой укладывают дренажные трубы. Та-

ким образом формируются дренажные линии. В последние годы в

295