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
Методы и способы осушения земель
Под методом осушения подразумевают воздействия на водный режим почв с целью ликвидации их переувлажнения. Применяют следующие методы осушения:
Ускорение стока поверхностных и почвенных вод на объектах атмосферного питания на водоразделах и пологих склонах с тяжелыми почвами.
Перехватывание поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию со стороны водосбора или со стороны реки (водоема).
Понижение уровня грунтовых вод на участках, где переувлажнение или заболачивание – следствие высокого уровня грунтовых вод.
Метод отеплительных мелиораций применяется в условиях многолетней мерзлоты, где переувлажнение связано с глубоким промерзанием покровных почвогрунтов.
Метод двустороннего регулирования почвенной влаги связан с осушением и с увлажнением почвы.
Способы осушения – это технические и агротехнические приемы и средства, с помощью которых осуществляется тот или иной метод осушения. В зависимости от различных условий рекомендуются следующие способы осушения:
Осушение одиночными каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах.
Осушение закрытым дренажем маломощных торфяников, подстилаемых слабоводопроницаемыми грунтами и используемых под пашню.
Торфяники мощные (более 1,5-2,0 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа закладывается закрытый дренаж.
Осушение торфяников открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем при использовании их под пашню и пастбища.
Осушительная система и ее элементы
Осушительная система – комплекс осушительных, увлажнительных, гидротехнических и других сооружений, обеспечивающих превращение торфяных болот и минеральных заболоченных земель в высокопродуктивные угодья и создающих благоприятные условия для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур. В осушительные системы входят следующие звенья:
1. Осушаемая территория. 2. Регулирующая сеть – открытые каналы или закрытые дрены и собиратели, выводные борозды, ложбины, поглотительные фильтры и другие устройства, предназначенные для регулирования водно-воздушного режима почвы в корнеобитаемом слое. 3. Проводящая сеть – магистральные каналы разного порядка, закрытые и открытые коллекторы, предназначенные для приема воды из регулирующей и оградительной сети и отвода ее в водоприемник. 4. Оградительная сеть – ловчие и нагорные каналы, различные дрены, дамбы и другие устройства, предохраняющие осушаемые земли от затопления поверхностными и подземными водами со стороны водоприемника. 5. Водоприемники, принимающие с осушаемой площади и проводящей сети избыточные воды. Водоприемниками могут быть реки, озера, балки и другие искусственные и естественные водоемы. 6. Гидротехнические сооружения – шлюзы-регуляторы, трубопереезды, перепады, быстротоки, насосные станции, дренажные устья, колодцы, позволяющие управлять работой осушительной сети. 7. Дорожная сеть для эксплуатации мелиорируемых земель.
Культуртехнические работы на осушаемых землях
К культуртехническим работам относят удаление или уничтожение древесно-кустарниковой растительности, пней, камней и кочек, очистку площади от древесных остатков, первичную обработку почвы, планировку поверхности. Важное требование при выполнении работ по освоению мелиорируемых земель – максимальное сохранение плодородного слоя почвы на всех этапах гидротехнических и культуртехнических работ.
Наибольший объем работ приходится на удаление древесно-кустарниковой растительности и пней. Расчистку земель от древесной растительности начинают с выбора всей деловой ее части. Затем мелколесье и кустарники срезают кусторезами, а оставшиеся пни и корни удаляют корчевальными машинами, после чего древесную массу вычесывают корчевальными боронами или измельчают и перемешивают с почвой машинами для фрезерования кустарника. При удалении древесно-кустарниковой растительности неизбежен вынос гумусового слоя почвы, который компенсируется повышенными дозами органических удобрений.
Камни удаляются с поверхности почвы и скрытые на глубине до 0,30 м. Уборка камней производится в два этапа – крупные и средние валуны удаляют корчевателями одновременно или сразу же после вывоза мелколесья и кустарника. Затем камнеуборочными машинами (УПК-0.6, МКП-1.5) убирают камни, извлеченные при обработке почвы.
Удаление кочек высотой 0,1-0,15 м производят тяжелыми дисковыми боронами за несколько проходов или фрезами. Более высокие кочки срезают бульдозерами или разделывают машинами типа МПГ-1.7, МТП-42. В зимнее время кочки удаляют при глубине промерзания почвы не более 0,1 м и высоте снега до 0,15 м.
Выравнивание поверхности почвы включает капитальную планировку и выравнивание микрорельефа. Осуществляют эти работы бульдозерами, скреперами, грейдерами, планировщиками и аналогичными машинами.
Окультуривание осушаемых земель – важнейшее условие получения высоких урожаев и повышения продуктивности мелиорируемых земель. Комплекс окультуривания и повышения плодородия включает следующие основные мероприятия: систему обработки почвы мелиоративной направленности, подбор наиболее продуктивных культур и введение севооборотов, систему удобрений, известкование и гипсование, добавление минерального грунта к торфяным почвам.
Для скорейшего окультуривания торфоболотных почв в качестве предварительных культур возделывают пропашные на протяжении 2-3 лет. На почвах, где после культуртехнических работ остаются камни, корневые остатки, в первый год рекомендуется высевать однолетние и многолетние травы, на второй – озимые и картофель, на третий – пропашные. На низинных болотах в первый год освоения можно сеять овес, озимую рожь, на второй год – пропашные.
Источник
Ландшафтная архитектура и зеленое строительство | Totalarch
Вы здесь
Методы и способы осушения территории объектов ландшафтной архитектуры
Метод осушения территории объектов — это воздействие на различные факторы, от которых зависит переувлажнение корнеобитаемого слоя почв. Метод осушения зависит, в первую очередь, от типа водного питания переувлажненных земель, места расположения осушаемого объекта и функционального использования территории. На осушаемой территории объекта может одновременно применяться несколько методов и способов осушения в зависимости от типов водного питания и других факторов.
Одна часть методов осушения территории объектов имеет самостоятельное значение, а другая часть является следствием гидротехнического строительства, преследующего следующие цели:
• ускорение поверхностного стока; • понижение уровня грунтовых вод; • ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора; • ограждение от поступления грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора; • регулирование стока рек водохранилищами; • сброс воды через водосбросные сооружения; • защита от затопления водами рек, озер, водохранилищ, морей; • защита от подтопления водами рек, озер, водохранилищ, морей.
Ускорение поверхностного стока применяется при удалении с поверхности осушаемой территории вод атмосферных осадков, делювиальных вод при делювиальном питании и отводе паводковых вод.
Понижение уровня грунтовых вод применяют в случае, если повышается уровень грунтовых вод вследствие выпадения обильных атмосферных осадков, насыщения почв и грунтов водами паводков, поступления избыточных грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора.
Ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора (полное или частичное) применяется при делювиальном подтипе намывного типа водного питания переувлажненных земель.
Ограждение от поступления грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора (полное или частичное) направлено на снижение интенсивности этих видов водного питания и облегчения работы дренажной сети, отводящей воды из корнеобитаемого слоя почвы.
Регулирование стока рек водохранилищами резко изменяет режим стока ниже водохранилища. Степень этого изменения зависит от основного назначения водохранилища (выработка электрической энергии, создание больших глубин для судоходства, обеспечение населения городов и регионов питьевой водой, создание рыбзаводов и зарыбление водоемов и т.д.).
Сброс воды через водосбросные сооружения напрямую зависит от основного назначения водохранилища. При этом в нижнем бьефе (ниже водохранилища по течению реки) могут формироваться расходы и уровни, не затапливающие наиболее плодородные земли в долине реки и на первой надпойменной террасе, в чем заключается общее положительное значение регулирования стока*** (Бывают случаи, когда режим реки в нижнем бьефе не принимают во внимание при расчете водосбросных сооружений. Тогда регулирование стока лишь частично решает вопросы (или вообще не решает) водного режима пойменных земель. Указанные вопросы должны входить в задание на проектирование речных гидроузлов задолго до начала строительства и уточнять режим стока как в верхнем (в водохранилище), так и в нижнем (ниже плотины и водосбросных сооружений) бьефах).
Защита от затопления водами рек, озер, водохранилищ, морей (или его регулирование) при аллювиальном подтипе намывного типа водного питания позволяет, с одной стороны, создать более благоприятный водный режим, а с другой — обогатить почву на кратковременно затапливаемых участках питательными веществами наносов.
Защита от подтопления водами рек, озер, водохранилищ, морей (поступления фильтрационных вод) со стороны рек и водохранилищ позволяет понизить уровень грунтовых вод на прилегающей территории и обеспечить нормальную жизнедеятельность травянистой и древесно-кустарниковой растительности ландшафтной архитектуры.
Способ осушения территории объектов представляет собой технические приемы и конструкции, способствующие удалению избытка влаги. К основным способам осушения можно отнести следующие:
• осушение переувлажненных земель открытыми каналами; • осушение различными видами горизонтального дренажа; • осушение с помощью вертикального дренажа; • осушение с помощью кольматажа.
Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.
Источник
Методы и способы осушения земель.
Под методом осушения подразумевают воздействия на водный режим почв с целью ликвидации их переувлажнения.
Применяют следующие методы осушения:
Ускорение стока поверхностных и почвенных вод на объектах атмосферного питания на водоразделах и пологих склонах с тяжелыми почвами.
Перехватывание поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию со стороны водосбора или со стороны реки (водоема).
Понижение уровня грунтовых вод на участках, где переувлажнение или заболачивание – следствие высокого уровня грунтовых вод.
Метод отеплительных мелиораций применяется в условиях многолетней мерзлоты, где переувлажнение связано с глубоким промерзанием покровных почвогрунтов.
Метод двустороннего регулирования почвенной влаги связан с осушением и с увлажнением почвы.
Способы осушения – это технические и агротехнические приемы и средства, с помощью которых осуществляется тот или иной метод осушения. В зависимости от различных условий рекомендуются следующие способы осушения:
Осушение одиночными каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах.
Осушение закрытым дренажем маломощных торфяников, подстилаемых слабоводопроницаемыми грунтами и используемых под пашню.
Торфяники мощные (более 1,5-2,0 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа закладывается закрытый дренаж.
Осушение торфяников открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем при использовании их под пашню и пастбища.
Осушительной системой называют комплекс инженерных сооружений и устройств для регулирования водного режима переувлажненных земель в соответствии с потребностями сельскохозяйственного производства.
Осушительная система состоит из регулирующей, ограждающей и проводящей сети, водоприемника, гидротехнических сооружений на сети, дорожной сети, природоохранных сооружений и устройств, эксплуатационной сети. В состав осушительной системы входят также сами осушаемые земли.
Регулирующая сеть служит для сбора и удаления с осушаемой территории избыточных поверхностных и грунтовых вод. С помощью регулирующей части системы непосредственно регулируется водно-воздушный режим почвы в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. Способы осушения являются составными частями регулирующей сети.
Ограждающая (оградительная) сеть предназначена для перехвата поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию извне, с прилегающих территорий. Собираемые оградительной, так же как и регулирующей сетью, избыточные воды отводятся ею в проводящую сеть или непосредственно водоприемник.
Проводящая сеть служит для транспортирования воды из регулирующей и оградительной сети за пределы осушаемой территории в водоприемник.
Осушение открытыми каналами. Способы отвода воды из канала.
Осушение открытыми каналами применяют для регулирования режима почвенно-грунтовых под, избыточных поверхностных вод и в качестве предварительного осушения перед строительством закрытого дренажа.
Магистральные осушительные открытые каналы прокладываются главным образом в понижениях на местности, куда стекают поверхностные и грунтовые воды. Кроме того, необходимо стремиться, чтобы каналы располагались нормально к линиям токов грунтовых вод, т. е. в направлении горизонталей грунтового потока (при регулировании почвенно-грунтовых вод).
Осушительные каналы располагают в плане так, чтобы они как можно больше пересекали и перехватывали поток поверхностных и грунтовых вод. Это основное положение при проектировании расположения в плане сети каналов для регулирования грунтовых и поверхностных вод.
Для максимального перехвата поверхностных вод регулирующие каналы должны следовать в направлении горизонталей местности и быть прямолинейными. При сложном рельефе каналы могут быть и не прямолинейными, но тогда углы поворота канала должны иметь большой радиус, а изогнутость канала – одно направление.
Открытые регулирующие каналы необходимо прокладывать с учетом рельефа местности и поверхности болота, который она примет после осадки торфа, причем, по возможности, под прямым углом к проводящим каналам. Длину каналов и расстояния между ними определяют из расчетных данных. Для отвода собранной воды дну канала придают уклон не менее 0,0005. Каналы бывают обычно трапецеидального сечения, но могут иметь и параболическое или сложное. Поступление почвенных вод в канал происходит через его дно и стенки.
Открытые каналы обладают рядом существенных недостатков и самостоятельное использование их для осушения земель в настоящее время не рекомендуется. На массивах, где осушение производится открытыми каналами, теряется полезная площадь угодий (примерно 12-15% осушаемой территории).
Каналы требуют постоянного ухода, так как зарастают водной растительностью, а их берега – сорняками. Они создают неудобства при механизированной обработке земли. Сейчас открытые каналы применяют главным образом для предварительного осушения болот, чтобы отвести воду из верхних слоев залежи и обеспечить осадку торфа и его уплотнение, а также в качестве временной меры для осушения сенокосных угодий и предварительного осушения перед укладкой закрытого материального дренажа.
Способы отвода воды из каналов
с помощью осушительно-увлажнительной системы с использованием коллекторов в качестве распределителей и машины ДДН-70 (не точно)
Водоприемники и их регулирование.
Водоприемниками на осушительных системах являются реки, озера, балки, водохранилища или подземные, хорошо пропитанные слои грунта, способные принять и отвести избыточные воды с осушаемой территории. От режима водоприемников зависит эффективность действия осушительной системы. Основные требования к водоприемнику: 1)уровни воды в нем не должны создавать подпоры и подтопления, впадающих в него магистральных каналов; 2) пропускная способность его должна обеспечивать своевременный отвод избыточных вод с осушаемой территории в критические периоды; 3) во время паводков V и уровни воды в водоприемнике должны быть такими, чтобы не было отложения крупно пылеватых и песчаных наносов; 4) водоприемник должен иметь устойчивое русло и прочные берега.
Основные причины неудовлетворительной работы водоприемника — извилистость и связанное с этим уменьшение уклона, зарастание русла и засорения его наносами и посторонними предметами, недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружениями, высокое расположение водоприемника относительно осушаемой территории.
Если водоприемник не обеспечивает отвод избыточных вод с осушаемой территории, проводят мероприятия по его регулированию : понижения уровня воды, увеличение пропускной способности, стоят сбросные сооружения, регулируют паводковый режим с помощью водохранилищ.
В случае нецелесообразности регулирования водоприемника по технико-экономическим показателям, применяют осушения с мех. Водоподъемом.
Стремление русла: уменьшает общую длину, увеличивающий уклон и V течения воды, понижает уровень воды, убирает шероховатость русла.
Разгрузка водоприемника обводного канала: обводный канал забирает часть паводкового.
Разгрузка водоприемника перехватывающим каналом: перехватывающий канал перехватывает воду у притока реки и сбрасывает ее на том участке, где она имеет достаточное поперечное сечение и продолговатый уклон.
Расчистка и углубление
Кротовый и щелевой дренажи.
Кротовый дренаж применяют на торфах и тяжелых глинистых почвах в сочетании с керамическим, полиэтиленовым дренажом и открытыми каналами. Он способствует разрыхлению и повышению водопроницаемости почв.
Кротовый дренаж отводит излишнюю влагу во влажные периоды года. Летом в дневное время температура воздуха на поверхности почвы всегда выше, чем температура самой почвы. Под влиянием разницы температур возникает движение воздуха в дренажах, что усиливает аэрацию верхних слоев почвы. Теплый воздух приземного слоя содержит достаточно много влаги, попадая в дрену он охлаждается и водяные пары компенсируются, осаждаясь на стенках дрен. Урожаи с/х культур на кротовых землях в первые годы получают на 50-60% выше. Действие кротовых дрен сохраняется 3-4 года. Крот. Дренаж нарезает специальная кротодренажная машина. На торфяных почвах стенки не закрепляют, на мало малоустойчивых при нарезке в кротовые дрены вводят смесь хорошо разложившегося торфа с раствором FeSo4, который проникает по периметру дрены и закрепляет стенки. Устья кротовой дрены должно оканчиваться полиэтиленовой трубой. Подтопленные кротовые дрены быстрее разрушаются.
На слаборазложившихся торфяных почвах с наличием корней, пней устройство кротового дренажа затруднено, следовательно, нарезают щелевые дрены.
Длина щелевой дрены 300м, расстояние между ними в плотных торфяниках и грантах 20-40 м, устья дрен закрепляют гончарными трубами. Срок 4-6 лет.
Щелевой дренаж работает круглый год. Его функции такие же, как у кротового дренажа
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. 
