RSS подписка
Реклама

 
Мелиорация и водное хозяйство » Осушение тяжелых почв » Цель гидрологического расчета
Чтобы правильно определить параметры мелиоративных каналов и других гидротехнических устройств и сооружений, необходимо тщательно проанализировать условия формирования стока и объемы воды, которые необходимо пропустить через сооружения. На мелиорируемых землях сток воды формируется как за пределами осушаемых объектов, так и внутри них. Особенно сложное и неравномерное распределение стока на объектах со сложным рельефом. Воды стекает в понижения, затопляя и переувлажняя почвы. Поэтому эти излишние воды необходимо отвести специальными приемами, о которых говорилось ранее.
Целью гидрологических расчетов при проектировании осушительных систем на тяжелых почвах является определение расчетных расходов, на основании которых находят параметры сооружения. При этом сначала устанавливают общие характеристики стока, присущие водосбору, в котором находится мелиорируемый объект, а затем переходят к определению стока для конкретного устройства или водотока, которые находятся внутри объекта.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:38 | Комментариев (0)
Мелиорация и водное хозяйство » Осушение тяжелых почв » Характеристика агромелиоративных мероприятий
Узкозагонную вспашку применяют на сравнительно ровных полях с выраженным общим уклоном. Ширина загонов при узкозагонной вспашке при уклоне поверхнсти менее 0,002 должна быть 12 – 15 м, а при больших 15 – 20 м (рис. 6). Вспашку проводят вдоль склона обычными тракторными плугами, предварительно наметив расположение будущих свалов и развалов. При последующих вспашках свалы и разъемные борозды хорошо заметны, поэтому повторно их не разбивают и не провешивают.
Характеристика агромелиоративных мероприятий

Рис. 6. Агромелиоративные меропрпятия:
а – узкозагонная вспашка; б – гребневание; в – кротование; 1 – гумусовый (пахотный) слой; « – подпахотный слой; 3 – борозда; 4 – кротовина; 5 – материальная дрена.
Профилирование поверхности поля применяют на безуклонных землях и достигают путем повторного проведения узкозагонной вспашки загонами этой же ширины при неизменном положении свалов и развалов. Профилирование загонов проводят, как правило, постепенно, т.е. каждую последующую вспашку выполняют при очередных сроках обработки (весной, осенью, следующей весной). Чтобы избежать чрезмерного сволакивания гумуса от краев загона к его центру, нельзя вспахивать по одному и тому же следу более трех раз. Профилируют поверхность поля при мощности гумусового слоя не менее 20 см. В целях образования выпуклой поверхности необходимо, чтобы на первых двух проходах плуга передний его корпус был поставлен на 5 – 7 см глубже других. При последующих проходах все корпуса устанавливают на одну глубину вспашки. При двух последних проходах плуга на загоне передний корпус следует поднять до отказа вверх, а задний углубить на 5 – 7 см ниже средней глубины вспашки. Поверхность профилируют под яровые зерновые культуры, многолетние травы и особенно при освоении земель под луга и пастбища.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:38 | Комментариев (0)
Мелиорация и водное хозяйство » Осушение тяжелых почв » Эффективность агромелиоративных мероприятий
Эффективность возделывания сельскохозяйственных культур зависит не только от применяемых инженерных приемов осушения земель, но и от обработки почв, которая должна иметь агромелиоративную направленность. Комплекс агромелиоративных мероприятий является составной частью системы осушения и должен применяться на землях, осушаемых как открытой осушительной сетью, так и закрытой. Агромелиоративные мероприятия вместе с инженерной сетью должны обеспечивать своевременный отвод избыточной воды с осушаемой территории и в то же время обеспечивать накопление влаги в подпахотных слоях для использования ее сельскохозяйственными культурами в засушливое время. Поэтому по своему действию на водный режим агромелиоративные мероприятия подразделяют на три группы.
В первую включают приемы, которые обеспечивают быстрый отвод избыточной воды по поверхности и частичной по пахотному слою. К ним относят узкозагонную вспашку и профилирование поверхности поля, выборочное бороздование, планировку. Мероприятия этой группы ускоряют просыхание пахотного слоя в ранневесенний период и сокращают период переувлажнеия слоя после обильных дождей, предохраняя сельскохозяйственные культуры от вымокания.
Вторая группа состоит из приемов, ускоряющих внутрипочвенный сток избыточной воды по пахотному слою. Это гребневая и грядовая вспашки, создающие рифленую поверхность почвы.
Третья группа – это приемы, способствующие отводу избыточной воды по подпахотному слою. Это кротование, безотвальное рыхление подпахотного слоя и глубокая вспашка. Увеличивая влагоемкость почвенного профиля, они способствуют созданию дополнительных запасов продуктивной влаги в подпахотном слое. Такие приемы обработки наиболее активно регулируют водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:34 | Комментариев (0)
Мелиорация и водное хозяйство » Осушение тяжелых почв » Осушение земель с развитым рельефом
К землям с развитым рельефом относятся участки с чередованием отдельных западин и понижений. Поэтому на таких землях необходимо проделать следующее: 1) отвести поверхностные воды в нормативные сроки; 2) понизить уровень почвенно-грунтовых вод на участках избыточного увлажнения до нормы осушения. Для таких целей применяют агромелиоративные мероприятия, а также устройство осушительной закрытой сети.
Для отвода поверхностных вод из западин и предварительного их осушения предусматривается устройство временной сети, которая соединяется тальвегами или открытой проводящей сетью. Временная сеть увязывается с будущими элементами постоянной осушительной сети. Каналы временной осушительной сети необходимо прокладывать во всех западинах, сложенные глеевыми и глееватыми грунтами. В западинах площадью до 1 га и глубиной 0,6 – 0,8 м временная сеть устраивается в виде одного канала, проложенного посередине западины. Предварительную сеть устраивают в раннеосенний период, чтобы после схода снега можно было с ее помощью удалить воду, а затем устраивать постоянную сеть в ранние сроки следующего года.
Если временная сеть устраивается летом, то постоянную закрытую можно строить не раньше, чем через 1,5 – 2,0 месяца. В течение этого времени удаляются гравитационные воды из верхнего слоя грунта и уменьшаются градиенты напора и, следовательно, снижается скорость фильтрации.
Постоянная осушительная сеть. Осушение западин с минеральным дном, седловин, лощин, тальвегов, а также плоских участков с признаками переувлажнения и высоким положением уровня почвенно-грунтовых вод предусматривается, как правило, дренажем (систематическим или выборочным). Необходимо, чтобы коллекторы или дрены пересекали все западины глубиной 0,15 м и более. Расстояния между дренами или собирателями определяются в соответствии с РПИ, или справочниками [6,9]. В целях увеличения интенсивности удаления воды расчетное расстояние между дренами уменьшается в 1,5 – 2,0 раза в западинах и под дном ложбинных западин.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:34 | Комментариев (0)
Колодцы-поглотители применяются для отвода воды из замкнутых понижений глубиной более 0,25 м, когда экономически нецелесообразно отводить поверхностную воду из них закрытыми системами и при расчетном расстоянии между линиями менее 5 м. Такие сооружения устраивают также при отсутствии материалов для колонок-поглотителей на закрытой сети или при большой дальности возки песчано-гравийной смеси для засыпки траншей. Колодцы-поглотители размещают по границам полей севооборотов, у дорог, у опор линий электропередач, на опушке леса, в полосах отчуждения и на других несельскохозяйственных угодьях.
Колодцы-поглотители устанавливают на самых низких элементах рельефа при водосборной площади, имеющей уклон не менее 0,002. При меньших уклонах предусматривают ложбины стока, по которым вода подводится к колодцам-поглотителям. Поверхность земли вокруг колодца срезается с таким расчетом, чтобы вокруг него образовалось воронкообразное понижение в форме усеченного конуса с диаметром большего основания 3 – 5 м и глубиной у стен колодца 0,25 – 0,30 м. Дно понижения крепится местным материалом, например, камнем, или в крайнем случае железобетонными плитами. Откосы воронки укрепляются одерновкой или отсыпкой из песчано-гравийной смеси. Для отвода воды из колодцев-поглотителей предусматривают автономные отводящие закрытые транспортирующие коллекторы. Установка колодцев-поглотителей на закрытых системах может производиться, если площади этих систем не превышают 3 га. При сложном (холмистом) рельефе с целью увеличения коэффициента земельного использования осушаемых земель, сокращения протяженности открытой сети поверхностный сток, собираемый небольшими оградительными каналами, можно отводить колодцами-поглотителями. Тип колодца-поглотителя выбирается по
типовым альбомам сооружений [13].
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:33 | Комментариев (0)
Ложбина стока – это искусственное линейно- протяженное сооружение в виде неглубокого канала с уположенными откосами.
Ложбины стока применяют для отвода поверхностных вод из раскрываемых замкнутых понижений (западин) глубиной более 0,25 м. При раскрытии замкнутых понижений глубиной более 0,30 м в минеральных грунтах для уменьшения их глубины предусматривается частичная засыпка понижения. Раскрытие заторфованных понижений предусматривается путем устройства каналов. Для упорядочения движения воды ложбины устраивают также вдоль естественных тальвегов, по незамкнутым понижениям мелиорируемых земель. Кроме того, ложбины стока можно применять для защиты территории от притока воды со смежных водосборных площадей.
Прокладывают ложбины по самым низким элементам рельефа, по возможности прямолинейными, под углом 60-90о к направлению вспашки. Воду из ложбин сбрасывают в каналы проводящей сети, водоемы-копани или закрытые водоотводящие коллекторы через колодец-поглотитель. Ложбина с каналом сопрягается с помощью водосбросной воронки. Длину ложбин более 400 м не проектируют, а глубина их не должна превышать 0,4 м. Минимальный уклон дна ложбины 0,002. Ложбины бывают западинными и тальвеговыми.
Для раскрытия западины (обеспечение гидравлической связи между смежными западинами) применяют засеваемые ложбины, откосы и дно которых засеваются теми же сельскохозяйственными культурами, которые выращивают на прилегающих территориях. Ширина западинной ложбины по верху должна быть примерно равной ширине раскрываемой западины.
Тальвеговые ложбины также проектируются засеваемыми, если скорость движения воды в них не превышает допустимую на размыв. Коэффициент заложения откосов ложбин принимается равным не менее 1:10; ширина ложбины по дну 0,6 – 1,0 м. При размывающей скорости проектируются ложбины незасеваемыми, с креплением дна и откосов посевом трав или одерновкой. Для таких ложбин коэффициент заложенния откосов принимают от 1:3 до 1:5.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:32 | Комментариев (0)
Мелиорация и водное хозяйство » Осушение тяжелых почв » Защита закрытой сети от заиления
Правильно запроектированная и построенная горизонтальная трубчатая сеть нормально функционирует очень длительный период без существенных затрат на эксплуатацию, ремонт, очистку и восстановление. Однако имеется много случаев, когда за короткий период закрытая сеть прекращала нормальное функционирование и она перестраивалась. Одной из основных причин этого было заиление полости сети. Заиление закрытой сети – это процесс, включающий в общем случае отложение в полостях труб зерен грунта, солей и железистых соединений, закупорку водоприемных отверстий и колматаж фильтров теми же веществами, кольматаж придренной зоны суффозионными частицами, вымываемыми из массива фильтрационным потоком, зарастание полостей труб корнями растений. Поэтому заиление закрытой сети подразделяется на механическое, химическое, химико-биологическое [7].
Факторами, обусловливающими заиление закрытой сети, являются: большие градиенты напора фильтрационного потока вблизи водоприемных отверстий и труб (достигающих от 3 до 30), отсутствие или неправильный –подбор фильтров, окислительные процессы при аэрации в трубах, деятельность железобактерий, некачественное строительство, малые уклоны закрытых линий и недостаточные скорости движения воды в трубах и др.
Несвязные и связные грунты при достижении около дрен критических градиентов подвержены следующим фильтрационным деформациям: истечению разжиженной грунтовой массы, сводообразованию, суффозии, контактному выпору и размыву.
Истечение разжиженной грунтовой массы – потеря общей устойчивости грунта и поступление его через водоприемные отверстия внутрь труб. Оно проявляется в несвязных грунтах нарушенной структуры. Истечение продолжается до образования около отверстий устойчивых сводов из более крупных частиц (если они имеются в грунте) или до полной закупорки труб.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:31 | Комментариев (0)
Одним из основных приемов регулирования водного режима является устройство закрытой сети. Она применяется для ускорения поверхностного стока или понижения уровня почвенно-грунтовых вод. Поэтому, если сеть предназначается для ускорения поверхностного стока, она называется собирательной. Если же сеть предназначается для воздействия на почвенно-грунтовые воды, она называется дренажной. В конструктивном отношении между закрытыми собирателями и дренами имеются различия. Закрытый собиратель должен обеспечивать перевод поверхностной воды через траншейную засыпку в полость подземных водоводов – труб. Поэтому траншейная засыпка закрытых собирателей должна выполняться из хорошо водопроницаемых материалов (песчано-гравийной смеси, шлаков, древесной щепы, гумусной почвы и др.). Траншейная засыпка должна иметь водопроницаемость, в десятки раз превышающую водопроницаемость окружающего грунта.
В закрытой дрене это требование соблюдать необязательно, потому что сток воды здесь формируется по порам почвенного профиля. Однако дренажные трубы необходимо присыпать гумусной почвой слоем толщиной не менее 20 см. С одной стороны, эта почва служит для увеличения водоприемной способности дрен, так как увеличивается контакт между этой присыпкой и окружающим грунтом. С другой стороны, присыпка необходима для предотвращения случайных повреждений линий при обрушении стенок траншей или попадании в них каких-либо предметов [3].
В условиях сложного рельефа, высокой степени заболоченности и закустаренности (в основном в северной зоне республики) мелиорацию земель целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе необходимо строить постоянную и временную открытую осушительную сеть, первоочередные сооружения и дороги, выполнить комплекс культуртехнических работ, мероприятия по организации поверхностного стока и первичному освоению территории. На втором этапе выполняют строительство закрытой сети, уточняют и дополняют системы необходимыми агромелиоративными мероприятиями и проводят другие работы, предусмотренные проектом.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:30 | Комментариев (0)
Из приведенных выше характеристик тяжелых почв, а также естественного формирования водного режима видно, что для осушения этих почв, как было указано ранее, требуется также комплекс способов. Способы осушения можно разделить на две группы. В первую входят инженерные способы, а во вторую – способы агромелиоративного направления. Кроме этих способов, при окультуривании и обработке почв применяют специальные агротехнические приемы. К инженерным способам осушения относят закрытую собирательную сеть, закрытый дренаж, открытую сеть, устройство ложбин стока, колодцев-поглотителей, дополнение закрытых линий колонками-поглотителями, проведение планировки поверхности рельефа и другие устройства, которые применяют или разрабатывают для конкретного объекта. Для защиты объекта от переувлажнения делювиальными водами со смежных водосборных площадей применяют оградительную сеть в виде нагорной, ловчей или нагорно-ловчей. В агромелиоративные мероприятия входят глубокое рыхление почв, кротование, бороздование, гребневание и другие приемы. Агротехнические приемы включают углубление пахотного слоя, внесение органических удобрений, проведение известкования кислых почв.
Для соответствующего мелиоративного объекта на основании анализа его природных условий выбирается наиболее эффективная группа инженерных способов осушения, и в дополнение к ним разрабатывают систему агромелиоративных и агротехнических мероприятий. Все они предназначены для упорядочения водного режима переувлажняемых почв. При этом главной задачей осушения тяжелых почв является ускорение поверхностного стока и удаление избыточной воды из пахотного слоя. Перечисленные способы осушения должны также обеспечить своевременное понижение уровня почвенно-грунтовых и грунтово-напорных вод в расчетные периоды – к началу посевных работ, а также во время вегетации растений.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:30 | Комментариев (0)
По гранулометрическому (механическому) составу к тяжелым почвам относят те, которые содержат более 40 – 50% частиц физической глины диаметром менее 0,01 мм. В эту группу почв входят тяжелые суглинки, содержащие 40 – 50% частиц диаметром менее 0,01 мм, глины: легкие (50 – 65%), средние (65 – 80%) и тяжелые (содержащие более 80% таких частиц). К мелиоративной группе тяжелых почв относят также почвы, которые подстилаются с небольшой глубины (20 – 50 см) слабоводопроницаемыми породами. Однако между гранулометрическим составом и водопроницаемостью почв не существует четкой зависимости. При одном и том же составе почвенных частиц коэффициент фильтрации может варьировать в широких пределах. Поэтому с точки зрения технических расчетов к тяжелым относят и те почвы, которые подстилаются грунтами, имеющими коэффициент фильтрации менее 0,1 – 0,16 м/сут. Следовательно, по этому показателю к тяжелым почвам можно отнести также почвы, сформировавшиеся на лессовидных суглинках и имеющих тенденцию к оглеению на небольших глубинах (30 – 50 см). Водопроницаемость таких почв в результате оглеения снижается и достигает показателей, присущих почвам тяжелого гранулометрического состава, о которых упоминалось ранее. Фактическая водопроницаемость почвообразующих пород часто имеет чрезвычайно малые значения (0,01 – 0,001 м/сут). Это еще раз свидетельствует о сложности осушения и необходимости разработки комплекса мер для создания благоприятного водно-воздушного режима тяжелых почв.
Тяжелые почвы обладают сильной диcперсностью (удельная поверхность больше 70 м2/г). Они имеют также большую водоудерживающую способность – наименьшая влагоемкость достигает до 40% от объема. В тяжелых почвах практически отсутствует свободная подвижная влага, так как более 50% пор имеет диаметр менее 5 мкм, основная вода в них прочно связана с минеральными частицами и не способна к восходящей или нисходящей миграции (кроме подъема по капиллярам). Атмосферные осадки перераспределяются главным образом поверхностным стоком (до 95%). Значение полной влагоемкости и наименьшей влагоемкости незначительно отличаются друг от друга, и в подпахотных слоях различие составляет всего 7 – 8%.
Автор: Admin | Добавлено: 5-01-2012, 14:29 | Комментариев (0)