- Методы осушения сельскохозяйственных земель.
- Способы осушения
- 3.2.3. Осушение сельскохозяйственных земель открытым и закрытым способом. Условия применения. Кротовый и щелевой дренаж
- Основы агрономии
- Осушение сельскохозяйственных земель
- Осушение заболоченных и переувлажненных земель
- Методы и способы осушения земель
- Осушительная система и ее элементы
- Культуртехнические работы на осушаемых землях
Методы осушения сельскохозяйственных земель.
Метод осушения сельскохозяйственных земель — это принцип воздействия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя. Он зависит от типа водного питания, планируемого использования осушаемых земель. Метод осушения определяет выбор конструкции системы, расположение осушительной сети в плане. На осушаемом объекте может применяться несколько методов в зависимости от типов водного питания.
Различают следующие методы осушения сельскохозяйственных земель:
ускорение поверхностного стока;
.-.понижение уровня грунтовых вод;
-ограждение от поступления или регулирование поступления грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора;
-ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора;
-защита от затопления водами рек, озер, водохранилищ или его регулирование;
-защита от подтопления водами рек, озер, водохранилищ и др.
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.
Источник
Способы осушения
Способы осушения — это технические и агротехнические приемы и средства, при помощи которых осуществляется тот или иной метод осушения. Способы осушения в зависимости от типа водного питания, почвенных, геологических условий и хозяйственного использования осушаемых земель рекомендуются следующие:
1. Осушение одиночными каналами и систематической открытой сетью на водопроницаемых минеральных почвах (пески, супеси, легкие суглинки).
2. Осушение открытыми каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах (тяжелые суглинки, глины).
3. Торфяники маломощные, подстилаемые слабопроницаемыми грунтами, осушаются под пашню и пастбища закрытым дренажем. Торфяники мощные (более 1,5÷2 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа на них закладывается закрытый дренаж.
4. Торфяники безнапорного грунтового питания, подстилаемые водопроницаемыми грунтами (k > 5 м/сут), при использовании под пашню и пастбища осушаются открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем.
5. На объектах намывного водного питания (аллювиального и делювиального типов) применяется регулирование реки и устройство нагорно-ловчих и головных каналов. При нагонных водах применяется польдерный способ осушения.
6. Для борьбы с подтоплением при инфильтрационном питании применяют береговой, кольцевой и головной дренажи.
7. При грунтово-напорном водном питании применим вертикальный дренаж при соответствующих гидрогеологических условиях.
3.2.3. Осушение сельскохозяйственных земель открытым и закрытым способом. Условия применения. Кротовый и щелевой дренаж
1. Осушение сельскохозяйственных земель открытым способом — одиночными каналами и систематической открытой сетью на водопроницаемых минеральных почвах.
Этот способ осушения заключается в том, что воду, поступившую с нагорной стороны, перехватывают каналом, а выпавшую на осушаемый участок воду в виде атмосферных осадков удаляют при помощи открытой осушительной системы. Такой прием применяют главным образом на глинистых бесструктурных почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Этот способ имеет место и на торфяных болотах, заливаемых рекой или поверхностным стоком с водосбора. При этом воду отводят с осушаемого участка в водоприемник (реку, озеро).
Для ускорения стока поверхностных вод при сплошном осушении территории устраивают систему открытых каналов (рис. 3.2.2).
Рис. 3.2.2. Схема осушения открытой сетью
1 — нагорный канал; 2 — осушитель; 3 — собиратель; 4 — канал первого порядка; 5 — магистральный канал;
Состоит эта система из большого числа мелких каналов-осушителей, по которым отводят поверхностную воду, и более крупных каналов-собирателей, транспортирующих воду через магистральный канал в водоприемник. Каналы-собиратели могут быть первого и второго порядка в зависимости от осушаемых участков. Для небольших участков система осушения может быть двухступенчатой (осушители-собиратели и магистральный канал) и трех-четырехступенчатой — для больших участков. С нагорной стороны устраивают нагорные каналы. Для того чтобы осушители перехватывали воду, стекающую по склону местности, необходимо их трассировать под малым углом к горизонталям. Чтобы избежать заиления каналов, минимальные скорости воды в них должны быть более 0,2 м/сек и соответственно уклоны дна не менее 0,0005. Чтобы избежать размыва, уклоны осушителей не должны быть больше 0,003-0,005. Поперечное сечение каналов в виде трапеции проектируют с разными заложениями откосов в зависимости от качества грунтов (в среднем): для песчаных 2,5÷2; для глинистых грунтов 2÷1,5 и для торфа 1,5÷0,75.
Длину осушителей назначают в пределах 400÷1500 м. Что касается расстояния между осушителями L, то эта величина зависит от ряда факторов: необходимости не допускать в вегетационный период длительного затопления и переувлажнения почвы, создания соответствующих условий для механизации сельскохозяйственных работ, оптимальных условий стоимости работ по постройке и эксплуатации каналов.
Для разных уклонов местности величина L меняется в среднем 50÷250 м.
Вынутую из осушителей землю распределяют по полосе между каналами, засыпая ею понижения местности.
Транспортирующий собиратель (коллектор) принимает воду из осушителей. Поэтому трассируют его по возможности перпендикулярно к горизонталям местности и располагают в пониженных местах рельефа. Исходя из условий незаиляемости, уклон дна канала делают большим 0,0005. Ширину собирателей по дну делают больше, чем ширину по дну осушителей, соответственно увеличивают и их глубину.
Расчетный расход транспортирующих каналов, включая магистральные и нагорные, определяют в соответствии с СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик» в зависимости от класса сооружения, определяемого по СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения».
Расчет оградительной и проводящей сетей, а также водоприемников производят на пропуск расходов обеспеченностью 10-25% для следующих периодов: весеннего половодья, летне-осенних паводков, предпосевного и бытового.
Обеспеченности расчетных расходов по периодам работы принимают в зависимости от состава культур, видов сельскохозяйственного использования и экономического значения проектируемого объекта. Так, для яровых культур принимают предпосевной и летне-осенний периоды, а для полей с озимыми культурами — весеннее половодье и предпосевной период.
Рис. 3.2.3. Продольный профиль магистрального канала
1 — поверхность земли до осушения; 2 — поверхность земли после осушения и осадки торфа; 3 — уровень воды в магистральном канале; 4 — дно магистрального канала; 5 — поверхность минерального грунта.
Поперечное сечение канала трапецеидальной формы рассчитывают методом подбора по формулам равномерного движения воды (п. 2.3).
Положение расчетного уровня воды в каналах по отношению к поверхности земли (бровке канала) определяют учитывая следующие требования.
1. Расходы весеннего половодья летних и осенних паводков 10% обеспеченности могут пропускаться полным сечением канала с подъемом расчетного уровня до бровки канала.
2. При проходе предпосевных вод 25% обеспеченности уровень воды в канале должен быть ниже бровки на 0,5 м.
3. Расчетные скорости течения воды в осушительных каналах не должны превышать предельных неразмывающих значений.
Сопряжение каналов в вертикальной плоскости выполняют составлением их продольных профилей. На рис.3.2.3 изображен продольный профиль магистрального канала. При проектировании продольного профиля учитывают возможную осадку грунта. Особенно это касается торфов, осадка которых, как указано выше, значительно больше минеральных грунтов и может достигать 25% и более глубины канала. Уровень воды впадающего канала назначается на 10-20 см выше уровня воды в принимающем канале.
Сопряжение каналов в плане выполняют так, чтобы в принимающем канале не происходило размыва дна и берегов, а также отложения наносов. Примерно считают, что при Q 3 /сек угол между каналами α = 90°, при 0,1 3 /сек α = 90÷60° и при Q>0,5 м 3 /сек α = 60÷45°. Угол впадения магистрального канала в реку-водоприемник обычно принимают 40÷60°.
Чтобы не было размыва дна и откосов осушительных каналов, их крепят.
Так как в засушливые периоды года влажность почвы на осушенных участках может оказаться недостаточной, то на каналах часто устраивают шлюзы со щитами, которыми регулируют сток воды и влажность почвы.
На системе открытых каналов строят дорожную сеть из местных материалов. Кроме того, на магистральных и крупных транспортирующих собирателях устраивают мосты. В СССР около 90% земель было осушено открытой сетью.
Осушение открытыми каналами и закрытым горизонтальным дренажем
Открытая система осушителей имеет ряд недостатков. Среди них наибольшее значение имеют затруднения при механической обработке полей. Поэтому для понижения уровня грунтовых вод в сельском хозяйстве применяют дрены, обеспечивающие норму осушения.
Рис. 3.2.4. Схема осушения траншейным дренажем
1 — дрены; 2 — закрытый коллектор; 3 — открытый отводящий канал; 4 — открытый магистральный канал; 5 — река
Дрены регулируют влажность почвы, принимают грунтовой поток, отдают его в большие водоотводящие закрытые коллекторы, которые в свою очередь изливают воду в открытые отводящие каналы, а далее через магистральный канал в реку-водоприемник (рис. 3.2.4).
Сопряжения дрен-осушителей с дренами-коллекторами проводят в смотровых колодцах. Смотровые колодцы делают диаметром не менее 70-80 см. Кроме того, смотровые колодцы ставят в местах изломов направления коллектора или дрены, а на прямолинейных участках на расстоянии 100-200 м один от другого.
Расстояние между дренами и расход воды, притекающей к дренам-осушителям, определяют по формулам
где Н – глубина осушаемого слоя (до водоупора);
k – коэффициент фильтрации;
р – максимальное значение слоя инфильтрации в мм/сут.
где l – расстояние между дренами.
Расход воды в коллекторе подсчитывают по формуле
где n – число дрен, впадающих в коллектор.
Зная максимальный расход в дренах и коллекторе, подбирают размеры труб с тем условием, чтобы обеспечить пропуск воды при неполном их заполнении (0,7÷0,8)d.
Чтобы трубы не заилялись, минимальная скорость течения воды v должна быть не менее 0,25 м/сек в торфах и глинах и не менее 0,4 м/сек, если дрена проходит в слое мелкого песка. Для того чтобы не было размыва грунта в стыках, скорость воды в дрене не должна превышать 1 м/сек.
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: 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 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.
Источник
Основы агрономии
Осушение сельскохозяйственных земель
Осушение заболоченных и переувлажненных земель
Одна из основных задач осушения заболоченных и переувлажненных земель – установление режима осушения.
Режим осушения – это совокупность элементов водного режима осушаемых земель, обеспечивающих оптимальное развитие сельскохозяйственных культур в любой по погодно-климатическим условиям год.
Водный режим осушенных земель определяется влажностью почвы в зоне распространения корневой системы и продолжительностью затопления почвы в весенний и летне-осенний периоды. Активно воздействуя на водный режим, осушение земель влияет на воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы.
Многолетними исследованиями установлена оптимальная влажность корнеобитаемого слоя осушаемых почв, которая составляет для зерновых культур в среднем 55-70%, для овощных и картофеля – 60-75%, для корнеплодов – 55-65%, для многолетних трав – 65-80% от полной влагоемкости (ПВ). Верхний предел оптимальной влажности почвы определяется минимальным содержанием воздуха в почве, а нижний – количеством легкодоступной для растений влаги.
Отклонение влажности в ту или иную сторону отрицательно сказывается на урожайности возделываемых культур.
Для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур и обеспечения хорошего газообмена между почвой и атмосферой, содержание воздуха в почве должно быть: для овощных культур, картофеля, корнеплодов – 35-40%, для зерновых культур – 20-30%, для многолетних трав – 15-20% от пористости. Благоприятный воздушный режим обеспечивается, когда суммарное содержание кислорода и углекислоты в корнеобитаемом слое почвы составляет около 20-21% от всего объема воздуха в ней.
Состав почвенного воздуха и его количество в почве сильно зависит от уровня залегания грунтовых вод. С понижением уровня грунтовых вод концентрация диоксида углерода уменьшается, а содержание кислорода увеличивается. Накопление диоксида углерода и снижение концентрации кислорода в почвенном воздухе при более высоком уровне залегания грунтовых вод указывают на ослабление процессов газообмена между почвой и атмосферой, ухудшении аэрации почв, что служит одной из причин снижения урожайности, особенно культур, требовательных к аэрации.
Уровень грунтовых вод, обеспечивающий наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы для той или иной культуры в течение вегетационного периода, называется нормой осушения. Нормы осушения для различных сельскохозяйственных культур, произрастающих на одинаковых почвах, а также для одинаковых культур, произрастающих на разных почвах, могут сильно отличаться. Пример такой разницы можно увидеть в приведенной ниже таблице.
| Культура |
