6.3 Защита земель от подтопления

Подтоплением называют высокое, недопустимое для сельскохозяйственного использования земель, положение уровня грунтовых вод, вызываемое подпорами со стороны рек или водохранилищ. Подтопленными могут быть как обвалованные, так и необвалованные земли.

Ограждение от затопления прилегающих к водохранилищам территорий дамбами не спасает их от подтопления. Через дамбы и под дамбами на обвалованную территорию могут поступать фильтрационные воды и поднимать уровень грунтовых вод. При защите территорий от подтопления основным мероприятием является береговой дренаж. Береговой дренаж применяется как на обвалованных, так и на необвалованных землях.

1 - река; 2 - насосная станция; 3 - дамба; 4 - береговые дрены;

5 - водовыпуск; 6 - оградительные каналы; 7 - магистральный канал;

8 - боковой проводящий канал; 9 - закрытые коллекторы

Рисунок 3 – Обвалованная территория

Береговой дренаж может быть выполнен в виде одиночной горизонтальной дрены, открытого канала, вертикальных колодцев. Его проектируют, по возможности, прямолинейным в плане на расстоянии 50-300 м от уреза воды. Воду отводят обычно с помощью насосной станции или самотёком в нижний бьеф водоподпорных сооружений.

При расчёте одиночной дрены (рисунок 4) определяют глубину её заложения, поступающие расходы, депрессионную поверхность грунтовых вод.

Глубина заложения береговой дрены зависит от гидрогеологических условий, заданной нормы понижения грунтовых вод. Дрены укладывают на глубину до 2,5-4,0 м так, чтобы их глубина превышала, как минимум, на 0.5 метра норму осушения.

Расход береговой дрены , м³/с:

,

где - удельный расход потока грунтовых вод, перехватываемый береговой дреной, м³/с на п.м.;

- длина рабочей части дрены, м.

Удельный расход дрены , м³/с, при горизонтальном водоупоре определяют по формуле Дюпюи:

1 - водоприёмник; 2 - береговая дрена;

3 - кривая депрессии грунтовых вод

Рисунок 4 – Расчётная схема берегового дренажа

,

где - приток воды из водохранилища, м³/с;

- приток воды с водосбора, м³/с;

- коэффициент фильтрации грунта, м/сут.;

- напор воды в реке, м;

- напор воды грунтового потока, м;

- глубина воды в дрене (канала), м;

- расстояние (протяжённость) от дрены до водохранилища, м;

- расстояние (протяжённость) от дрены до наибольшего напора грунтового потока, м.

Депрессионную поверхность грунтовых вод рассчитывают по формулам:

где - напор воды грунтового потока на расстоянии от дрены к водохранилищу, м;

- напор воды грунтового потока на расстоянии от дрены в сторону наибольшего напора, м.

Диаметр дрены или параметры сечения канала устанавливают гидравлическим расчётом.

В тех случаях, когда один береговой дренаж не обеспечивает осушения всей территории, её ограждают от притока вод с водосбора нагорными или ловчими каналами, а на подтопляемой территории проектируют дополнительно закрытую или открытую осушительную сеть.

6.4 Применение машинного водоподъёма при осушении

Осушение с машинным водоподъёмом применяют в случаях, когда уровень воды в устьевой части осушительной системы бывает ниже уровня воды в водоприёмнике, а искусственное понижение этого уровня либо технически невозможно, либо в экономическом, экологическом и народнохозяйственном отношении нецелесообразно.

На современном уровне развития сельскохозяйственного производства все пойменные и низинные польдеры строят обычно с машинным водоотводом. Однако машинное осушение может применяться и в непольдерных условиях.

Польдерное осушение с машинным водоотводом (см. рисунок 3) должно обеспечивать: защиту территории от затопления и подтопления; отвод избыточных поверхностных, грунтовых и паводковых вод в расчётные сроки; перехват поверхностных и грунтовых вод, притекающих извне; оптимальные уровни грунтовых вод для возделываемых сельскохозяйственных культур.

При машинном осушении земель вода отводится насосами, устанавливаемыми в устьях магистральных каналов. На осушаемой территории в зависимости от конкретных условий проектируют одну или несколько насосных станций, которые приурочивают к наиболее пониженным местам осушаемой территории.

В состав польдерной системы с машинным отводом входят: насосная станция, оградительные и внутренние дамбы, шлюз или трубчатый регулятор, регулирующий резервуар, оградительные и разгрузочные каналы, гидротехнические сооружения, дороги, осушительная сеть. Система может включать все элементы или часть из них.

Производительность насосной станции , л/с, на незатопленных польдерах определяют по формуле:

где - расход фильтрационных вод, л/с;

- расход за счёт осадков, л/с;

- расход за счёт понижения уровня грунтовых вод, л/с;

- коэффициент использования суточного времени.

Расход фильтрационных вод , л/с, определяют по формуле:

,

где - коэффициент фильтрации грунта, м/с;

- напор воды в реке, м;

- напор воды в береговой дрене, м;

- длина дамбы, м.