2.3 Определение основных параметров регулирующей сети

Под основными параметрами регулирующей сети подразумеваются глубина, частота нарезки и длина дрен и собирателей.

Глубина заложения дрен определяется, прежде всего, нормой осушения, она должна быть несколько больше нормы осушения (в силу известного падения депрессионной кривой от середины междренья к дренам).

Некоторые специалисты считают, что дрены всегда следует закладывать ниже глубины промерзания почв, во избежание разрушения дренажных линий и образования ледяных пробок, задерживающих начало отвода весенних вод.

Однако на практике этой рекомендации не всегда следует придерживаться, так как ориентировка на глубину промерзания приводит обычно к удорожанию строительства дренажа (за счёт увеличения глубины заложения) и к ненужному переосушению почв, используемых под с.-х. культуры.

Правильно выполненный дренаж, как указывает Ф.В. Игнатенок, нарушается от промерзания очень и очень редко, а опасность образования ледяных пробок не так уж велика.

К моменту полного замерзания воды дрены работают обычно далеко не полным сечением, поэтому в период весеннего снеготаяния в дренажных линиях всегда имеются свободные полости, обеспечивающие отвод поступающих в них вод.

Там, где все-таки ледяные пробки образуются, весной они быстро тают под влиянием поступающего в дрены талых вод и тёплого воздуха.

Для условий Нечерноземной зоны глубину заложения дрен можно принимать по таблице 2 (данные В.А. Розина).

Таблица 2 - Глубина заложения дрен, м

Почвогрунты	Полевые и овощные севообороты, искусственные пастбища	Искусственные луга (сенокосы)
Глины и тяжёлые суглинки	0,8-0,9	0,8-0,9
Средние суглинки	0,8-1,0	0,8-1,0
Лёгкие суглинки	0,9-1,2	0,8-1,0
Супеси	0,9-1,0	0,8-1,0
Пески	0,8-1,0	0,8-1,0
Торф (h < 1 м)	0,9-1,0	0,9-1,0
Торф (h > 1 м)	1,0-1,5	1,0-1,3

Не менее важным параметром регулирующей сети является частота нарезки дрен (регулирующих собирателей).

Расстояние между дренами должно быть тем больше, чем больше коэффициент фильтрации почвы, её водоотдача, глубина заложения дрен, расчётное время понижения уровня грунтовых вод и величина испарения, а также чем меньше количество выпадающих атмосферных осадков и норма осушения.

Для определения междренных расстояний предложено большое количество способов, которые можно разбить на две большие группы:

• эмпирические способы, дающие зависимость расстояний между дренами от водно-физических свойств почвогрунтов;

• способы, основанные на использовании законов движения воды в почвогрунтах.

Не останавливаясь на детальном разборе всех этих способов, рассмотрим лишь наиболее часто встречающийся случай притока воды к дрене в условиях инфильтрационного питания грунтового потока (рисунок 5).

Рисунок 5 – Совершенные дрены

Для вывода уравнения движения грунтовых вод к дрене прибегнем к некоторому допущению, которое сводится к приравниванию инфильтрационного расхода на определённом участке , м³/с, к расходу грунтового потока, движущегося по закону Дарси-Дюпон:

,

где - интенсивность просачивания осадков в грунт (инфильтрация), м/сут;

- коэффициент фильтрации, м/сут.

Разделяя переменные и интегрируя, получаем:

,

.

Так как переменная х изменяется в интервале от 0 до R, а переменная y - от до , то, подставив в полученное выражение данные пределы интегрирования, будем иметь:

,

.

Произведя соответствующие действия, получим:

.

Так как расстояние между дренами , то

.

Для определения расстояния между дренами, не лежащими на водоупоре ("висячие" дрены), в полученную формулу вводится соответствующий коэффициент, так называемый коэффициент висячести, который определяется для каждого конкретного случая соответствующим расчётом. Формула при этом приобретает вид:

,

где - расстояние от уровня воды в междренье до водоупора, м;

- расстояние от уровня воды в дрене до водоупора, м;

- коэффициент висячести (численное значение которого всегда меньше 1,0).

Следует иметь в виду, что полученные формулы справедливы для установившегося движения почвенно-грунтовых вод (для стабильного положения кривой депрессии), то есть когда приток воды к дрене равен оттоку.

При отсутствии необходимых данных для расчёта по формулам ориентировочно расстояние между дренами можно принимать по таблице 3 (данные СевНИИГиМ).

Расстояния в таблице 3 даны для севооборотов с преобладанием овощных и пропашных культур и для культурных пастбищ; для севооборотов с преобладанием зерновых культур и для искусственных сенокосов их следует увеличивать на 25-40 %.

Расстояния между регулирующими собирателями принимаются в зависимости от уклона местности, водопроницаемости почв и будущего использования осушаемой территории (таблица 4).

Таблица 3 – Расстояние между дренами на минеральных землях, м

Почвогрунты	При уклонах поверхности
	менее 0,002	0,002-0,02
Глины	7-9	8-11
Тяжёлые суглинки	10-12	12-14
Средние суглинки	13-15	15-17
Лёгкие суглинки	15-17	17-19
Двучленные наносы с мощностью верхнего супесчаного слоя до 0,4 м
	18-20	20-22
Супеси	20-22	22-24
Пески	22-30	25-35

Таблица 4 – Расстояние между собирателями на тяжелых почвах, м

Сельскохозяйственные угодья	Расположе- ние собира- телей	Уклоны местности
		< 0,0005	0,0005-0,002	0,002- 0,01	> 0,01
Луга и сенокосы	Поперёк уклона	60-80	80-100	100-150	150-200
Полевые, овощные и прифермские севообороты	Вдоль уклона	70-90	90-120	120-140	140-160

Следует отметить, что окончательно расстояние как между дренами, так и между собирателями, устанавливается путём умножения табличного (или вычисленного по формуле) значения на некоторый коэффициент , учитывающий климатические особенности местности.

Этот коэффициент устанавливается по картам изолиний, приводимым в специальной литературе. При отсутствии таковых можно воспользоваться таблицей 5.

Таблица 5 – Зависимость климатического коэффициента

от географического положения местности

Числовое значение коэффициента	Направление изолиний
0,8	Петрозаводск - оз. Белое - Архангельск
0,9	Гродно - Рига - С. Петербург - Вологда
1,0	Ровно - Минск - Брянск - Москва - Киров
1,1	Черкассы - Чернигов - Курск - Липецк - Н. Новгород
1,2	Винница - Кировоград - Полтава - Чебоксары
1,3	Ростов - Пенза - Ижевск

Длина дрен и собирателей определяется, прежде всего, следующими факторами:

• их уклонами, обеспечивающими пропуск расчётных расходов;

• характером рельефа местности, степенью его расчленённости.

Длина дрен не должна превышать 250 м. И только при значительных уклонах местности (более 0,005) длину их можно принимать до 300 м. Это объясняется тем, что во избежание заиления и закупорки дрен их приходится проектировать со сравнительно большими уклонами (уклон деревянных, гончарных и пластмассовых дрен должен быть не менее 0,003). При таких требованиях удлинение дренажных линий приводит обычно к значительному их заглублению, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Длина собирателей принимается в следующих пределах:

• на ровных площадях с достаточными уклонами (порядка 0,005) - до 1500 м;

• при сложном рельефе или малых уклонах поверхности (менее 0,001) - 500-700 м.

Лучшей длиной считается 1000 м (оптимальная длина гона трактора).