13.2. Строение оросительных, оросительно-увлажнительных и осушительных систем

Таблица 9

Если заболачивание земель вызывается поверхностными водами, то их осушение сводится к удалению излишка поверхностных вод путем усиления стока или к ограждению осушаемой площади от притока вод извне.

оптимальной влажности почв, на ограждение от поступающих извне и осушаемый участок грунтовых вод или снижение их напора. В том случае, когда заболачивание происходит за счет нескольких источников, при осушении используется комплекс методов: открытая осушительная сеть, закрытый дренаж, ускорение поверхностного стока, кротовый дренаж, ловчие каналы, глубокое рыхление, рыхление рудякового горизонта и т.д.

  Метод осушения — это целевая направленность мелиоративных мероприятий, определяющая пути отвода избыточных вод уровней грунтовых вод, защита территории от притока вод извне, скорение стока, регулирование длительности затопления, усиление фил: рации воды в нижележащие горизонты почв и грунтов.

Все осушительные системы принято классифицировать по: 1) степени канализации (сеть каналов развитая или разреженная); 2) способу отвода воды (самотечная или с механическим подъемом воды); 3) типам осушительных каналов (открытые и закрытые). Схема осушительной системы с комплексом типовых природоохранных мероприятии показана на рис. 31.

В осушительной системе различают следующие основные части: оградительную, регулирующую и проводящую сети, водоприемнш внутрихозяйственную дорожную сеть. Обратим внимание, что в середине 80-х годов в состав проекта осушительной системы стали включать небольшие водохранилища, рекреационные зоны на их берегах, пруды для любительского лова рыбы, системы водооборота дренажного стока с помощью коллекторов-накопителей и колодцев-накопителей с механизмами очистки вод, лесные полосы.

Важнейшими эколого-гидротехническими характеристиками осушительных систем выступают норма осушения и расстояние между открытыми собирателями, от которых во многом зависит как эффективность дренажа, так и степень влияния системы на окружающие ландшафты.

Нормой осушения условно считается глубина уровня грунтовых вод на середине между двумя осушителями, при которой создаются оптимальные условия для определенной сельскохозяйственной культуры в данный период ее развития.

Таблица9

Нормы осушения в Нечерноземной зоне, см

На засоленных почвах и при наличии минерализованных грунтовых вод вместо нормы осушения используется показатель критической глубины залегания грунтовых вод.

Осушительная сеть проектируется таким образом, чтобы она могла обеспечить любую необходимую норму осушения и создавать усло вия для своевременного начала весенних полевых работ. Основные параметры осушительной системы — расстояние между каналами, их длина и глубина. Конкретные приемы расчета характеристик осушительных систем приведены в «Справочнике по мелиорации» (1989).

Осушительно-увлажнительные системы

Исследование динамики запасов почвенной влаги под различными сельскохозяйственными культурами за вегетационный период показывает, что на европейской территории России южнее линии иск — Калуга — Владимир — Нижний Новгород — Ижевск необходимо создание осушительно-увлажнительных систем. Основными факторами, обусловливающими потребность в периодическом орошении пенных болот, выступают три.

• Во-первых, внутригодовая и годовая изменчивость режима атмосферного увлажнения, чередование засушливых и острозасушливых лет.
• Во-вторых, превышение суммарного испарения над осадками в теплый период, имеющее место не только в засушливые, но и в средние по климатическим условиям годы.
• В-третьих, понижение уровня грунтовых вод в летние месяцы на глубину, при которой вследствие небольшой высоты капиллярного поднятия воды в торфе интенсивность подпиты-вания корнеобитаемого слоя грунтовыми водами не перекрывает интенсивности расходования влаги из этого слоя на суммарное испарение.

Практика освоения болот и заболоченных земель в зоне с неутойчивым увлажнением показала, что их осушение должно осуществляться по принципу двустороннего регулирования водно-воздушно режима почв. Оно достигается путем проведения мероприятий, сочетающих осушение и орошение, т.е. строительства осушительных 1 ем двустороннего действия (рис.

В зависимости от природных условий и хозяйственного использования осушаемых болот в зоне неустойчивого увлажнения могут проектироваться следующие мелиоративные системы:

а) осушительно-увлажнительные, предусматривающие полное двустороннее регулирование водного режима почв с подачей воды извне; б) осушительные, обеспечивающие частичное регулирование водного режима почвы с проведедением увлажнения только за счет местного стока; в) осушительные одностороннего действия, обеспечивающие только сброс избыточных поверхностных и грунтовых вод с осушаемой территории.

Мероприятия по увлажнению осушенных земель подразделяются предупредительные и увлажнительные. На системах, относящихся к типу «в», используются только предупредительные мероприятия, которые включают шлюзование в период спада вод весеннего паводка и заградительные устройства на осушаемых площадях лиманов. Это позволяет тормозить быстрое снижение почвенных и грунтовых вод.

На мелиоративных системах «а» и «б» типов проектируют подземные поверхностные способы увлажнения. Подземное увлажнение заключается в подаче воды из открытых каналов осушительной сети посредством шлюзов, кротового и трубчатого дренажа, специальных подводящих каналов-водоводов. Шлюзы строятся на водоприемниках или магистральных каналах. При необходимости шлюзы закрывают, пень воды в магистральных каналах поднимается, и за счет фильтрации воды повышается уровень грунтовых вод на осушенном массиве. Для задержания воды в закрытой дренажной сети устраиваю колодцы-регуляторы, в которых при помощи специальных щитов или заслонок перекрывается водный поток и уровень дренажных вод понимается на нужную высоту. Увлажнительное шлюзование — при довольно примитивный. Его следует сочетать с поверхностным орошением, которое осуществляется напуском по полосам, бороздам помощью дождевания. Подробнее о способах орошения и технике полива будет сказано ниже.

Польдерные мелиоративные системы

Они относятся как к осушительным, так и к осушительно-увлажнительным.

Наиболее распространенными являются незатопляемые польдеры сельскохозяйственного назначения. Затопляемые польдеры совмещают интересы сельского и рыбного хозяйства.

Польдерная система представляет собой совокупность гидротехнических элементов, включающих дренажную сеть, сооружения для проса воды, оградительные (защитные) дамбы. Польдерная система может быть с машинным подъемом воды или самотечной. В качестве при мера приведена схема приозерного польдера Ленас в Литве (рис. 33). Основные ее элементы: насосная станция, защитная дамба, отстойник, нагорно-ловчий канал, дренажно-коллекторная сеть.

В связи с необходимостью рационально использовать водные ресурсы на польдерах и осушительно-увлажнительных системах создаются водооборотные системы. Они позволяют многократно использовать воды без сброса в транзитные водоприемники. Водооборотная осушительно-увлажнительная система включает в себя два водоема-накопителя (рис. 34). Один — в нижней части магистрального канала мы сбора дренажного стока и второй — в верхней части системы, куда собранный дренажный сток из нижнего водоема подается насосной станцией по напорному трубопроводу. Нижний пруд-накопитель проектируют в наиболее пониженной части системы, верхний — на высоких гипсометрических уровнях с тем, чтобы обеспечить самотечную подачу воды в увлажнительную сеть. Нередко верхний пруд-накопитель приходится ограничивать дамбами.

Основные требования, предъявляемые к воде для орошения: она должна быть по качеству пригодной для питания сельскохозяйствен ных культур; запасы и расходы ее в водоисточнике должны удовлетворять потребностям растений в воде в установленные сроки расчетной обеспеченности; водоисточник должен располагаться вблизи орошаемого массива, определяя наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты. Исключение может быть в том случае, когда соображениям экологической безопасности или целесообразно приоритет может быть отдан более дальним водозаборам.

Основная задача оросительных мелиорации — обеспечение обходимого водно-воздушного, теплового и питательного режимов почв на территориях, испытывающих недостаток влаги.

Оросительные мелиорации классифицируют по трем основный признакам:

»              времени действия;

»              способу проведения;

»              цели орошения.

По времени действия выделяется: а) регулярно действующее орошение (самотечное или с механическим водоподъемом); б) однократно действующие — паводковое и лиманное орошение. По способу проведения орошение делится на: а) распределение воды по поверхнсти почвы (поверхностный полив по бороздам, полосам или путем затопления отдельных участков); б) распыление воды в воздухе при помощи дождевальных установок, увлажняющих не только почву, но и растения и приземный слой воздуха; в) подпочвенное орошение ну тем подачи воды по дренам.

Кроме увлажнительного орошения, широко распространены специальные виды, которые имеют узкоцелевое назначение. Среди них наиболее известны: а) удобрительное орошение, имеющее целью снабжение почвы и растений растворенными в воде питательными веществами; и) сточные воды; в) почвоочищающее (дезинфекционное) орошение, цель которого очистить почву от избыточных солей в почве и от вредителей растений; г) окислительное орошение, проводимое для окисления и заиления осушенных ранее заболоченных почв речными водами; д) отеплительное орошение водой, особо эффективное при борьбе с заморозками и удлиняющее вегетационный период; е) освежительное орошение, осуществляемое при помощи дождевальных машин и предназначенное для повышения влажности почв и приземного слоя воздуха, в результате чего возрастают затраты тепла на испарение и снижаются затраты энергии ни на турбулентный теплообмен между поверхностью почвы и атмосферой, что приводит к снижению температуры воздуха на 2—5°.

Оросительная система представляет собой комплекс сооружений, подающий воду на поля в необходимое время и в нужном объеме. 11остоянно действующая оросительная система состоит из следующих элементов (рис. 35):

1. Водоисточника.

2. Водозаборного (головного) сооружения.

3. Магистрального канала или трубопровода.

4. Распределительных проводящих каналов или трубопроводом

5. Временной поливной сети и техники полива.

6. Водоотводящей (коллекторно-дренажной) сети.

7. Внутридорожной сети.

8. Полезащитных лесных полос.

9. Очистных сооружений дренажного стока и др.

Режим орошения включает сроки, количество и норму поливов. По срокам поливы подразделяют на вегетационные, вневегетационные и специального назначения. Количество воды, подаваемой на поляопределяется оросительной и поливной нормами. Оросительная норма М (м3/га) — количество воды, которое необходимо подавать н 1 га орошаемой площади за оросительный период, чтобы получить проектную урожайность. М = Т— X— W— G, где Т — водопотребление, X— используемые осадки расчетной обеспеченности за вегетационный период,  W — используемый запас влаги из почвы, G- объем воды, поступающей из грунтовых вод. Поливная норма характеризуется количеством воды, подаваемой на 1 га орошаемой площади за один полив. Сумма поливных норм равна оросительной норм

Орошение должно создавать для каждой сельскохозяйственной культуры, которая имеет свое удельное водопотребление (количество воды в г, необходимое для создания одного грамма сухого органического вещества), в конкретных условиях оптимальный водный, воздушный и пищевой режимы почвы. Поэтому важное значение имеют физиологические свойства растения, почвенные и погодные условия.