13.2. Строение оросительных, оросительно-увлажнительных и осушительных систем

  Основная задача осушительных мелиорации — удаление избыточной влаги с болот и заболоченных земель. В практике гидромелиоративного проектирования к болотам относят земли, где мощность торфа (перегноя) более 30 см.
При мощности торфа менее 30 см — заболоченные земли, а при отсутствии торфа речь идет о минеральных избыточно увлажненных землях. Выбор способа осушения зависит от типа водного питания (табл. 9).
Таблица 9

Методы осушения земель*

Тип водного питания

Методы осушения

основной

дополнительный

Атмосферный

Ускорение поверхностного стока

Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв и грунтов

Грунтовый

Понижение уровней грунтовых вод (ускорение внутреннего стока)

Перехват потока грунтовых вод, уменьшение грунтовом приточности

Грунтово-напорный

Понижение уровня напорных вод и уровней грунтовых вод

То же за пределами объек 1 осушения

Склоновый

Перехват   на   границе объекта склонового поверхностного стока

Уменьшение притока повср хностных вод со стороны

Намывной (пойменный)

Ускорение руслового паводкового стока, защита территории от затопления

Разгрузка реки системой мероприятий по регулиропп-нию стока


Если заболачивание земель вызывается поверхностными водами, то их осушение сводится к удалению излишка поверхностных вод путем усиления стока или к ограждению осушаемой площади от притока вод извне. При питании низинных и переходных болот и заболоченных земель грунтовыми водами методы осушительных мероприятий направлены на регулирование оттока фунтовых вод и поддержание
оптимальной влажности почв, на ограждение от поступающих извне и осушаемый участок грунтовых вод или снижение их напора. В том случае, когда заболачивание происходит за счет нескольких источников, при осушении используется комплекс методов: открытая осушительная сеть, закрытый дренаж, ускорение поверхностного стока, кротовый дренаж, ловчие каналы, глубокое рыхление, рыхление рудякового горизонта и т.д.
  Метод осушения — это целевая направленность мелиоративных мероприятий, определяющая пути отвода избыточных вод уровней грунтовых вод, защита территории от притока вод извне, скорение стока, регулирование длительности затопления, усиление фил: рации воды в нижележащие горизонты почв и грунтов.
Все осушительные системы принято классифицировать по: 1) степени канализации (сеть каналов развитая или разреженная); 2) способу отвода воды (самотечная или с механическим подъемом воды); 3) типам осушительных каналов (открытые и закрытые). Схема осушительной системы с комплексом типовых природоохранных мероприятии показана на рис. 31.

В осушительной системе различают следующие основные части: оградительную, регулирующую и проводящую сети, водоприемнш внутрихозяйственную дорожную сеть. Обратим внимание, что в середине 80-х годов в состав проекта осушительной системы стали включать небольшие водохранилища, рекреационные зоны на их берегах, пруды для любительского лова рыбы, системы водооборота дренажного стока с помощью коллекторов-накопителей и колодцев-накопителей с механизмами очистки вод, лесные полосы.
Важнейшими эколого-гидротехническими характеристиками осушительных систем выступают норма осушения и расстояние между открытыми собирателями, от которых во многом зависит как эффективность дренажа, так и степень влияния системы на окружающие ландшафты.
Нормой осушения условно считается глубина уровня грунтовых вод на середине между двумя осушителями, при которой создаются оптимальные условия для определенной сельскохозяйственной культуры в данный период ее развития. Эта величина переменная и зани сит от механического состава почв, вида и фазы развития выращиии емых сельскохозяйственных культур. В табл. 10 в качестве примера прим ведены нормы осушения для полевых культур и трав (на сено) для торфяников, минеральных тяжелых и легких почв.
Таблица9
Нормы осушения в Нечерноземной зоне, см

Период

Овощные, технические и зерновые культуры

Многолетние травы

Торфяники, мощностью более 60 см

Предпосевной

55-65

45-55

Посевной

65-75

55-65

Вегетационный

90-120

65-85

Минеральные почвы (глины, суглинки)

Предпосевной

60-70

50-60

Посевной

70-80

60-70

Вегетационный

100-130

80-100

Минеральные почвы (пески, супеси)

Предпосевной

45-55

40- 50

Посевной

55-65

50-60

Вегетационный

80 - 100

70-90

На засоленных почвах и при наличии минерализованных грунтовых вод вместо нормы осушения используется показатель критической глубины залегания грунтовых вод. Это глубина, при которой не происходит засоления почвы, так как капиллярный подъем воды и почву, несущий соли со стороны грунтовых вод, минимальный. Критическая глубина больше нормы осушения и обычно в лесостепной и степной зонах равна 0,9-1,8 м.
Осушительная сеть проектируется таким образом, чтобы она могла обеспечить любую необходимую норму осушения и создавать усло вия для своевременного начала весенних полевых работ. Основные параметры осушительной системы — расстояние между каналами, их длина и глубина. Конкретные приемы расчета характеристик осушительных систем приведены в «Справочнике по мелиорации» (1989).
Осушительно-увлажнительные системы
Исследование динамики запасов почвенной влаги под различными сельскохозяйственными культурами за вегетационный период показывает, что на европейской территории России южнее линии иск — Калуга — Владимир — Нижний Новгород — Ижевск необходимо создание осушительно-увлажнительных систем. Основными факторами, обусловливающими потребность в периодическом орошении пенных болот, выступают три.
  • Во-первых, внутригодовая и годовая изменчивость режима атмосферного увлажнения, чередование засушливых и острозасушливых лет.
  • Во-вторых, превышение суммарного испарения над осадками в теплый период, имеющее место не только в засушливые, но и в средние по климатическим условиям годы.
  • В-третьих, понижение уровня грунтовых вод в летние месяцы на глубину, при которой вследствие небольшой высоты капиллярного поднятия воды в торфе интенсивность подпиты-вания корнеобитаемого слоя грунтовыми водами не перекрывает интенсивности расходования влаги из этого слоя на суммарное испарение.

Практика освоения болот и заболоченных земель в зоне с неутойчивым увлажнением показала, что их осушение должно осуществляться по принципу двустороннего регулирования водно-воздушно режима почв.
Оно достигается путем проведения мероприятий, сочетающих осушение и орошение, т.е. строительства осушительных 1 ем двустороннего действия (рис. 32).

В зависимости от природных условий и хозяйственного использования осушаемых болот в зоне неустойчивого увлажнения могут проектироваться следующие мелиоративные системы:
а) осушительно-увлажнительные, предусматривающие полное двустороннее регулирование водного режима почв с подачей воды извне; б) осушительные, обеспечивающие частичное регулирование водного режима почвы с проведедением увлажнения только за счет местного стока; в) осушительные одностороннего действия, обеспечивающие только сброс избыточных поверхностных и грунтовых вод с осушаемой территории.
Мероприятия по увлажнению осушенных земель подразделяются предупредительные и увлажнительные. На системах, относящихся к типу «в», используются только предупредительные мероприятия, которые включают шлюзование в период спада вод весеннего паводка и заградительные устройства на осушаемых площадях лиманов. Это позволяет тормозить быстрое снижение почвенных и грунтовых вод.
На мелиоративных системах «а» и «б» типов проектируют подземные поверхностные способы увлажнения. Подземное увлажнение заключается в подаче воды из открытых каналов осушительной сети посредством шлюзов, кротового и трубчатого дренажа, специальных подводящих каналов-водоводов. Шлюзы строятся на водоприемниках или магистральных каналах. При необходимости шлюзы закрывают, пень воды в магистральных каналах поднимается, и за счет фильтрации воды повышается уровень грунтовых вод на осушенном массиве. Для задержания воды в закрытой дренажной сети устраиваю колодцы-регуляторы, в которых при помощи специальных щитов или заслонок перекрывается водный поток и уровень дренажных вод понимается на нужную высоту. Увлажнительное шлюзование — при довольно примитивный. Его следует сочетать с поверхностным орошением, которое осуществляется напуском по полосам, бороздам помощью дождевания. Подробнее о способах орошения и технике полива будет сказано ниже.
Польдерные мелиоративные системы
Они относятся как к осушительным, так и к осушительно-увлажнительным. По отношению к водоприемникам они подразделяют на приморские (защита территории от затопления морем), пойменные создаются в поймах и дельтах рек) и низинные (приозерные, противоводохранилищные — на мелководных и периодического затопления зонах водохранилищ).
Наиболее распространенными являются незатопляемые польдеры сельскохозяйственного назначения. Затопляемые польдеры совмещают интересы сельского и рыбного хозяйства.
Польдерная система представляет собой совокупность гидротехнических элементов, включающих дренажную сеть, сооружения для проса воды, оградительные (защитные) дамбы. Польдерная система может быть с машинным подъемом воды или самотечной. В качестве при мера приведена схема приозерного польдера Ленас в Литве (рис. 33). Основные ее элементы: насосная станция, защитная дамба, отстойник, нагорно-ловчий канал, дренажно-коллекторная сеть.

В связи с необходимостью рационально использовать водные ресурсы на польдерах и осушительно-увлажнительных системах создаются водооборотные системы. Они позволяют многократно использовать воды без сброса в транзитные водоприемники. Водооборотная осушительно-увлажнительная система включает в себя два водоема-накопителя (рис. 34). Один — в нижней части магистрального канала мы сбора дренажного стока и второй — в верхней части системы, куда собранный дренажный сток из нижнего водоема подается насосной станцией по напорному трубопроводу. Нижний пруд-накопитель проектируют в наиболее пониженной части системы, верхний — на высоких гипсометрических уровнях с тем, чтобы обеспечить самотечную подачу воды в увлажнительную сеть. Нередко верхний пруд-накопитель приходится ограничивать дамбами.

Основные требования, предъявляемые к воде для орошения: она должна быть по качеству пригодной для питания сельскохозяйствен ных культур; запасы и расходы ее в водоисточнике должны удовлетворять потребностям растений в воде в установленные сроки расчетной обеспеченности; водоисточник должен располагаться вблизи орошаемого массива, определяя наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты. Исключение может быть в том случае, когда соображениям экологической безопасности или целесообразно приоритет может быть отдан более дальним водозаборам.
Основная задача оросительных мелиорации — обеспечение обходимого водно-воздушного, теплового и питательного режимов почв на территориях, испытывающих недостаток влаги.
Оросительные мелиорации классифицируют по трем основный признакам:
»              времени действия;
»              способу проведения;
»              цели орошения.
По времени действия выделяется: а) регулярно действующее орошение (самотечное или с механическим водоподъемом); б) однократно действующие — паводковое и лиманное орошение. По способу проведения орошение делится на: а) распределение воды по поверхнсти почвы (поверхностный полив по бороздам, полосам или путем затопления отдельных участков); б) распыление воды в воздухе при помощи дождевальных установок, увлажняющих не только почву, но и растения и приземный слой воздуха; в) подпочвенное орошение ну тем подачи воды по дренам.
Кроме увлажнительного орошения, широко распространены специальные виды, которые имеют узкоцелевое назначение. Среди них наиболее известны: а) удобрительное орошение, имеющее целью снабжение почвы и растений растворенными в воде питательными веществами; и) сточные воды; в) почвоочищающее (дезинфекционное) орошение, цель которого очистить почву от избыточных солей в почве и от вредителей растений; г) окислительное орошение, проводимое для окисления и заиления осушенных ранее заболоченных почв речными водами; д) отеплительное орошение водой, особо эффективное при борьбе с заморозками и удлиняющее вегетационный период; е) освежительное орошение, осуществляемое при помощи дождевальных машин и предназначенное для повышения влажности почв и приземного слоя воздуха, в результате чего возрастают затраты тепла на испарение и снижаются затраты энергии ни на турбулентный теплообмен между поверхностью почвы и атмосферой, что приводит к снижению температуры воздуха на 2—5°.
Оросительная система представляет собой комплекс сооружений, подающий воду на поля в необходимое время и в нужном объеме. 11остоянно действующая оросительная система состоит из следующих элементов (рис. 35):

1. Водоисточника.
2. Водозаборного (головного) сооружения.
3. Магистрального канала или трубопровода.
4. Распределительных проводящих каналов или трубопроводом
5. Временной поливной сети и техники полива.
6. Водоотводящей (коллекторно-дренажной) сети.
7. Внутридорожной сети.
8. Полезащитных лесных полос.
9. Очистных сооружений дренажного стока и др.
Режим орошения включает сроки, количество и норму поливов. По срокам поливы подразделяют на вегетационные, вневегетационные и специального назначения. Количество воды, подаваемой на поляопределяется оросительной и поливной нормами. Оросительная норма М (м3/га) — количество воды, которое необходимо подавать н 1 га орошаемой площади за оросительный период, чтобы получить проектную урожайность. М = Т— X— W— G, где Т — водопотребление, X— используемые осадки расчетной обеспеченности за вегетационный период,  W — используемый запас влаги из почвы, G- объем воды, поступающей из грунтовых вод. Поливная норма характеризуется количеством воды, подаваемой на 1 га орошаемой площади за один полив. Сумма поливных норм равна оросительной норм
Орошение должно создавать для каждой сельскохозяйственной культуры, которая имеет свое удельное водопотребление (количество воды в г, необходимое для создания одного грамма сухого органического вещества), в конкретных условиях оптимальный водный, воздушный и пищевой режимы почвы. Поэтому важное значение имеют физиологические свойства растения, почвенные и погодные условия.
  
<< | >>
Источник: Дьяконов К. П.,Дончева Л. В.. Экологическое проектировагние и экспертиза: Учебник длявузов. — М.: Аспект Пресс. - 384 с.. 2005

Еще по теме 13.2. Строение оросительных, оросительно-увлажнительных и осушительных систем:

  1. Глава 13.  ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКО И ПРОЕКТИРОВАНИИ ОСУШИТЕЛЬНЫХ И ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
  2. 13.4. Экологические последствия оросительных мелиорации*
  3. Строение организации.
  4. 1. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФИЗИОЛОГИИ КОЖИ И ЕЕ ПРИДАТКОВ
  5. назначение и строение баланса в российской и международной практике
  6. ТИПЫ СИСТЕМ ПЛАНИРОВАНИЯ МНОГОЛИНЕЙНАЯ СИСТЕМА ОДНОЛИНЕЙНАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНО-ШТАБНАЯ СИСТЕМА
  7. Раздел 6 СИСТЕМА ПРАВА И СИСТЕМА ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА.ПРАВОВЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ТИПОЛОГИИ
  8. КРИЗИС АДМИНИСТРАТИВНО-ПЛАНОВОЙ СИСТЕМ И НЕОБХОДИМОСТЬ ПЕРЕХОДА К РЫНОЧНОЙ СИСТЕМЕ ЗАДАЧИ МАКРОЭКОНОМИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПРИ ПЕРЕХОДЕ К РЫНОЧНОЙ СИСТЕМЕ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕХОДЕ К РЫНОЧНОЙ СИСТЕМЕ СОЦИАЛЬНАЯ ПОЛИТИКА ПРИ ПЕРЕХОДЕ К РЫНОЧНОЙ СИСТЕМЕ
  9. 11. Система права: понятие, структурные элементы. Система права и система законодательства.
  10. § 31. Система права і система законодавства. Поняття системи права і її галузеве ділення.
  11. Процесс управления товарными системами как элемент системы преобразований
  12. ГЛАВА16.Федеральная резервная система: гарант стабильности финансовой системы
  13. 2. Система бюджетирования как элемент системы управления на предприятии.
  14. 8.1.Элементы системы внутреннего контроля. Надлежащая система бухгалтерского учета
  15. Кредитная система и ее элементы. Банковская система РФ: понятие, структура, этапы становления