7.3 Осушительно-увлажнительная система

Осушительно-увлажнительная система состоит из открытой или закрытой осушительной сети и систем шлюзов на ней, позволяющих прекращать или замедлять отток дренажных вод с осушаемой территории. Осушительная сеть с помощью шлюзов или подпорных сооружений выключается из работы и на увлажняемом участке в элементах сети накапливаются дренажные воды, поступающие с вышерасположенных участков (предупредительное шлюзование), которые, просачиваясь через грунт, наполняют грунтовые воды, вызывая тем самым их подъём.

Предупредительное шлюзование применяют в том случае, когда площадь водосбора осушительной системы превышает шлюзуемую площадь в 15-30 раз. В противном случае используется увлажнительное шлюзование, при котором в осушительную сеть подаётся вода из водоисточника.

Осушительно-увлажнительные системы применяются на участках с плоским ровным рельефом и хорошо водопроницаемыми почвогрунтами с коэффициентом фильтрации  1 м/сут. Увлажнение корнеобитаемого слоя на этих системах осуществляется одним из способов: путём инфильтрации воды из одиночного канала, системы открытой осушительной сети и трубчатого дренажа.

Увлажнение из одиночного канала при его использовании проводится в основном на узких участках (300-500 м) с хорошо водопроницаемыми грунтами или маломощными торфяниками, подстилаемыми песками. Равномерное увлажнение полосы вдоль канала обеспечивается при расстоянии между шлюзами , м:

,

где - допустимая разница в уровне воды у верхнего и нижнего шлюза (0,3-0,4 м), м;

- уклон дна канала;

- уклон поверхности земли.

Увлажнение инфильтрацией из одиночного канала малоэффективно и применяется ограниченно.

Осушительно-увлажнительная система при увлажнении инфильтрацией из сети открытых каналов состоит из регулирующей сети каналов, служащих как для осушения, так и для увлажнения земель, открытых проводящих каналов, предназначенных как для отвода избыточных вод, так и для подачи воды в систему, водоприёмника, водоисточника и сооружений на сети.

Расстояние между осушителями принимают в зависимости от водопроницаемости почвогрунтов и сельскохозяйственного использования земель и оно не должно превышать 100-150 м. Шлюзы-регуляторы располагают в голове и в устье каждого проводящего канала. При больших уклонах, когда нельзя обеспечить необходимые уровни воды в каналах, а, следовательно, и равномерное увлажнение площади, по длине канала устраиваются промежуточные шлюзы. Уровни воды в регулирующей сети каналов при увлажнении должны находиться в пределах от 30 до 60 см от их бровок.

Подпочвенное увлажнение применяется также на участках, осушаемых закрытым дренажом. Конструкции осушительно-увлажнительных систем с материальным дренажом различны, выбирают их в зависимости от почвенно-топографических и гидрогеологических условий. Простейшим способом увлажнения является устройство регулятора в устье коллектора. Такой способ эффективен на участках с малыми уклонами (до 0,003) и с интенсивным грунтово-напорным питанием.

При небольших объёмах дренажного стока применение этого способа нецелесообразно. Поэтому в большинстве случаев необходима дополнительная подача воды в коллектор.

Вода может подаваться в коллектор из проводящего осушительного канала (при закрытии на нём шлюзов) под напором против уклона коллектора. Из коллектора вода поступает в дрены, а из них в грунт.

Более совершенны системы с подачей воды в истоки коллекторов и распределителей. Для этого шлюзы устраивают и в устьях, и в истоках коллекторов (рисунок 3).

1 – коллекторы; 2 – дрены; 3 – оросительный канал; 4 – шлюзы-

регуляторы; 5 – устья коллекторов; 6 – боковой проводящий канал

Рисунок 3 – Схема осушительно-увлажнительной системы

с подпитыванием коллекторов

В отдельных случаях для увлажнения применяют специальные ороси-тельные коллекторы для подачи воды в истоки дрен. Этот вариант предпочтительней, так как он обеспечивает более равномерное увлажнение, хотя требует строительства дополнительных коллекторов (рисунок 4).

1 – оросительный канал; 2 – приёмные колодцы; 3 – оросительные

коллекторы; 4 – дрены-увлажнители; 5 – осушительные коллекторы;

6 – боковой проводящий канал; 7 – устья коллекторов

Рисунок 4 – Схема осушительно-увлажнительной системы

с подачей воды в истоки дрен

Поливная вода подаётся или из открытого распределительного канала или из напорного оросительного трубопровода.

При использовании закрытого дренажа для увлажнения расстояние между дренами уменьшают в 1,3-1,5 раза, чем достигается более равномерное увлажнение почвы.

Глубину заложения дрен на системах двустороннего действия устанавливают по культуре, нуждающейся в более низком уровне грунтовых вод. К таким культурам относятся: картофель, свекла, кукуруза, лён. Глубину дрен назначают, исходя из их требований к водному режиму: в песчаных грунтах - 0,8-0,9 м, супесях - 0,9-1,0, суглинках - 1,0-1,2 м.

Расчёт расстояний между дренами , м, при подпочвенном увлажнении следует определять по формуле:

,

где - общие фильтрационные сопротивления по степени и характеру вскрытия пласта, м;

- расчётный напор, м;

- проводимость пласта, м²/сут.;

- интенсивность инфильтрационного питания, м/сут.

Общие фильтрационные сопротивления где , м, определяются по формуле:

где - расстояние от оси дрены до водоупора, м;

- наружный диаметр дрены, м;

- фильтрационные сопротивления по характеру вскрытия пласта;

,

,

,

где - напор воды в дрене, м;

- расстояние от оси дрены до уровня грунтовых вод, м;

- то же, после увлажнения, м;

- время увлажнения, сут.;

- коэффициент водоотдачи, определяемый при изысканиях;

- суточный слой испарения за расчётный период в год расчётной обеспеченности, м/сут.;

- среднесуточное количество осадков за расчётный период в год расчётной обеспеченности, м/сут.

Фильтрационные сопротивления по характеру вскрытия пласта в зависимости от конструкции дрен следует принимать:

• керамические трубы с обёрткой стыков рулонными защитно-фильтрующими материалами - 3,0;

• то же со сплошной обёрткой - 1,0;

• гофрированные пластмассовые трубы с обёрткой рулонными ЗФМ - 0,5;

• при устройстве объёмных фильтров толщиной 20 см и более - 0,0.

Для расчёта расстояний между открытыми дренами следует принимать и , где - смоченный периметр канала. Величины , необходимо отсчитывать от уровня воды в канале.

При подпочвенном увлажнении через дрены поливную норму подают постепенно, причём количество поступающей в почву воды меняется с изменением глубины грунтовых вод. Поэтому уровень их надо удерживать в определённом диапазоне, при котором обеспечивается влажность корнеобитаемого слоя почвы, необходимая для нормального роста и развития культур.

Увлажнительная норма нетто , м³/га, определяется по формуле:

,

где - коэффициент водоотдачи;

- начальная глубина грунтовых вод перед увлажнением, мм;

- конечная глубина грунтовых вод, мм.

В засушливые периоды можно принимать в песках 70 см, супесях и маломощных торфяниках, подстилаемых песком - 70-80 см, суглинках и хорошо разложившихся глубоких торфах - 80-90 см.

Конечный уровень грунтовых вод не зависит от капиллярных свойств почвы, глубины корневой системы.

принимают: в песчаных почвогрунтах - 30-40 см, в супесчаных и торфах - 40-45 см и суглинках - 45-50 см.

Коэффициент водоотдачи определяется экспериментальным путём или по формулам:

• Г.Д. Эркина - для минеральных грунтов:

;

• А.И. Ивицкого - для торфяных грунтов:

,

где - коэффициент фильтрации грунта, м/сут.;

- начальная глубина грунтовых вод, м.

Поливную норму брутто принимают на 20-40 % больше поливной нормы нетто.

Время между поливами , сут, определяют по формуле:

,

где - осадки, мм;

- испарение, мм/сут.

При подпочвенном поливе продолжительность увлажнения , сут., равна:

,

где - поливная норма брутто, м³/га;

- модуль водоподачи, л/(сга);

- продолжительность увлажнения в течение суток, с.

Приближённо модуль увлажнения принимают: для песков и супесей - 8-6 л/(сга); средних суглинков и торфов - 4-6; тяжёлых суглинков - 3-5 л/(сга).

Для удобства эксплуатации систему рассчитывают таким образом, чтобы продолжительность полива не превышала двое суток.

Материал лекции составляет основу данной темы. Для более глубокого усвоения раздела рекомендуется конспект лекции дополнить информацией из учебника «Мелиорация земель» и методических указаний по выполнению курсового проекта.

Лекция 8