2.2. Определение методов и способов осушения земель в зависимости от типа водного питания и водного баланса переувлажненных территорий
Для обоснования методов улучшения водного режима, определения количества избыточной воды, составления прогнозов динамики грунтовых вод проводится анализ природных условий. Качественный анализ устанавливает тип водного питания переувлажненных земель, количественный анализзаключается в составлении водных балансов территории.
Тип водного питания указывает основные источники поступления избыточных вод, которые при соответствующих природных условиях приводят к переувлажнению почвенного слоя. От типа водного питания зависит метод осушения.
Выделяют четыре типа водного питания земель:
1. Атмосферный;
2. Грунтовый:
а) приток грунтовых вод с водосбора (поток грунтовых вод);
б) бассейн грунтовых вод (грунтово-инфильтрационный);
в) приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ;
3. Грунтово-напорный;
4. Намывной:
а) делювиальный - приток поверхностных вод с водосбора или склоновый;
б) аллювиальный - приток поверхностных вод из рек, озер и водохранилищ.
Основные признаки различных типов водного питания следующие.
Атмосферный тип водного питания (рис.2.2.1):
Рис.2.2.1. Атмосферный тип водного питания:
1 – водоупор, 2 – уровень грунтовых вод; 3 – слабопроницаемые грунты; 4 – заболоченные земли; 5 – верховое болото.
• заболоченный участок расположен на водоразделе или на равнине;
• глинистые и суглинистые почвы и подстилающие грунты слабоводопроницаемы;
• как правило, участок имеет малые уклоны поверхности земли (I<0,001);
• грунтовые воды расположены глубже 5 м от поверхности земли и не участвуют в заболачивании;
• площадь заболоченной территории примерно совпадает с площадью водосбора. Избыточная влага образуется в результате застаивания на поверхности земли атмосферных осадков, среднегодовое количество которых превышает испарение.
Основными причинами заболачивания являются слабопроницаемые грунты и малые уклоны поверхности земли.
Грунтовый тип водного питания(рис. 2.2.2):
Рис.2.2.2. Грунтовый тип водного питания
а) приток вод с водосбора; б) замкнутый бассейн; в) приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ; 1 – водоупор; 2 – водоносный пласт; 3 – уровень грунтовых вод; 4 – уровень грунтовых вод после подпора; 5 – уровень воды в реке после подпора; 6 – уровень воды в реке до подпора; 7 - атмосферные осадки
а) Приток грунтовых вод с водосбора - поток грунтовых вод:
• заболоченный участок расположен в долине реки, на нижних участках или у подножья склона или в местном понижении рельефа;
• почвы и подстилающие грунты заболоченного участка и водосбора хорошо водопроницаемы (пески, супеси, торф);
• грунтовые воды расположены близко (менее 1 м) от поверхности земли. Поток грунтовых вод направлен в сторону заболоченной территории.
• площадь водосбора в несколько раз больше площади заболоченного участка.
Основной причиной заболачивания является приток грунтовых вод на заболоченный участок со стороны водосбора, а также плохая естественная дренированность территории.
б) Замкнутый бассейн грунтовых вод :
• заболоченный участок расположен в локальном понижении;
• почвы и подстилающие грунты на заболоченном участке хорошо водопроницаемы;
• грунтовые воды расположены близко от поверхности земли
• поверхность грунтовых вод практически не имеет уклона;
• площадь водосбора примерно равна площади заболоченного участка.
Основной причиной заболачивания в данном случае является то, что грунтовые воды располагаются очень близко к поверхности земли. Это вызвано инфильтрацией выпадающих на заболоченном участке атмосферных осадков (осадки превышают суммарное испарение) и слабой естественной дренированностью территории.
в) Приток грунтовых вод из рек, озер и водохранилищ:
• расположение на прибрежных низменностях;
• высокий уровень воды в источнике, который подпирает поток грунтовых вод и препятствует дренированию территории;
• грунты хорошо проницаемые;
•дренированность территории слабая.
Для осушения требуется уменьшить или перехватить фильтрационный поток.
3. Грунтово-напорный тип водного питания.
Основные признаки такого типа водного питания следующие:
• земли расположены на пониженных элементах рельефа;
• наличие напорного водоносного горизонта;
• площадь переувлажнения меньше площади водосбора;
• плохая естественная дренированность.
а) Выклинивание напорных вод (рис. 2.2.3,а). При этом подтипе водного питания напорные воды выходят на поверхность в местах размывов верхней водонепроницаемой толщи и образуют одно или цепочку соединенных протоками озер, на месте которых формируются притеррасные болота. Озера отличаются обычно постоянными уровнями, холодной водой.
б) Капиллярное заболачивание (рис. 2.2.3,б). Верхний слабопроницаемый слой не разрушен, и вода насыщает его под давлением. Заболачивание усиливается выпадающими осадками, делювиальными водами.
Рис.2.2.3. Грунтово-напорный тип водного питания.
а) выклинивание напорных вод; б) капиллярное заболачивание; 1 – водоупор; 2 - водоносный пласт;
3 – слабо проницаемый грунт; 4 - пьезометрический уровень грунтовых вод
На таких землях образуются низинные болота. Чтобы устранить причину переувлажнения нужно снизить уровень пьезометрического напора подземных вод.
4. Намывной тип водного питания:
Рис.2.2.4. Намывной тип водного питания
а) аллювиальный подтип; 1 – водоупор; 2 – аллювиальные отложения; 3 – бытовой уровень воды в реке; 4 – паводковый уровень воды в реке; б) делювиальный подтип; 1 - слабопроницаемые грунты; 2 – делювиальные воды со склона; 3 – осушаемая территория; 4 – овраги.
б) Аллювиальный подтип:
• наличие паводковых вод рек, озер, затапливающих низменность;
• паводковый уровень в источнике выше поверхности земли;
•безуклонный рельеф
•слабопроницаемые грунты;
•замедленность стекания подземных вод.
а) Делювиальный подтип:
• заболоченный участок расположен в нижней части или у подножья склона или в местном понижении;
• почвы и подстилающие грунты на заболоченном участке и водосборе слабо водопроницаемы;
• площадь водосбора в несколько раз превышает площадь заболоченного участка;
• на прилегающих к заболоченной территории склонах имеются овраги и промоины.
Избыточная влага образуется в результате поступления на участок делювиальных (поверхностных склоновых) вод, образованных атмосферными осадками, выпадающими на площадь внешнего водосбора, а также выклинивающимися грунтовыми водами.
В пределах одной территории можно выделить участки со смешанным типом водного питания. На таких участках имеют место признаки, присущие различным типам водного питания. Например, грунтово-атмосферное питание, атмосферно-намывное и пр. В таком случае выделяют преобладающий тип водного питания, который и определяет направление мелиоративных мероприятий.