Файл: Шкинкис, Ц. Н. Проблемы гидрологии дренажа.pdf

влажным и прохладным климатом. Только в пределах такой отно­ сительно небольшой территории, как Латвийская ССР, величина годового дренажного стока для отдельных районов различается более чем в 2,5 раза. Несколько меньший дренажный сток наблю­ дается в Литве, и особенно в Белоруссии, где меньше осадков и больше испарение.

2. Величина дренажного стока значительно изменяется в зави­ симости от степени дренирования. При уменьшении расстояний между дренами Е примерно в 3 раза (от 40—36 до 14—12 м) объем годового дренажного стока возрастает в среднем в 1,7— 2,5 раза в зависимости от водопроницаемости почвы и глубины закладки дрен. Более резкое увеличение объема стока наблюда­ ется при уменьшении Е ниже 20 м.

При увеличении глубины закладки дрен t от 0,9 до 1,2 и 1,5 м объем годового дренажного стока возрастает в среднем на 30— 40%. Дальнейшее увеличение t, вызывающее, как правило, соответ­ ствующее увеличение глубины стояния одинаково обеспеченных уровней грунтовых вод, в маловодные и средние по водности годы может и не дать прироста объема дренажного стока.

3. В условиях атмосферного питания дренажный сток, опреде­ ляемый гидрометеорологическими условиями данного периода, имеет сильно выраженный периодический характер с резкими пи­ ками паводков.

В Латвийской ССР основной дренажный сток обычно имеет место в весенний период (март—май), в течение которого отво­ дится в среднем 40—50% общего количества отводимых дренажем вод. В отдельные годы наибольший дренажный сток имеет место осенью или даже зимой (при наличии частых оттепелей). Интен­ сивность действия дренажа в зимний период резко уменьшается с переходом от более теплого и влажного климата к более конти­ нентальному. Объем дренажного стока зимне-весеннего периода иногда превышает объем осадков всего холодного периода, так как в это время дренажем сбрасывается и часть избыточной влаги, на­ копленной в мерзлом слое почвы.

В летний период под влиянием испарения и транспирации уро­ вень грунтовых вод как на дренированных, так и на недренированных минеральных почвах обычно опускается на значительную глубину (1,5—2,0 м и больше) и дренажный сток отсутствует или появляется в отдельных случаях после сильных дождей. В усло­ виях Латвийской ССР сток за летний период (июнь — август)

всреднем составляет 3—8% общего годового дренажного стока.

4.Внутригодовое распределение и характер паводочного дре­ нажного стока в зависимости от расстояния между дренами Е изменяется сравнительно мало. Имеет место лишь соответствующее увеличение наибольших модулей стока при уменьшении Е. До­ вольно существенные изменения режима дренажного стока наблю­ даются в зависимости от глубины закладки дрен t. По мере уве­ личения t гидрограф паводочного дренажного стока становится более выровненным, т. е. избыточная вода сбрасывается более

122

равномерно при более низком пике паводка, а продолжительность паводочного стока обычно значительно возрастает.

Таким образом, при глубоком дренаже величина модулей дре­ нажного стока при малых значениях обеспеченности (/-* <1,0%) обычно меньше, чем при мелком дренаже, а при Р>10% , наобо­ рот, глубокий дренаж по сравнению с мелким дает значительно больший сток. В системах глубокого дренажа (1,5 м), по сравне­ нию с мелким (0,9 м), максимальный паводочный сток иногда наступает на несколько суток позже. Это объясняется тем, что мощность активного слоя почвы, освобожденного от гравитацион­ ных вод, в системах глубокого дренажа обычно в несколько раз больше, чем в системах мелкого дренажа.

5. Несмотря на значительный дренажный сток на территории Прибалтики, существенного различия в величине расходной части водного баланса для дренированных и недренированных почв здесь нет. Это подтверждает и отсутствие определенной связи между общим годовым стоком и площадью дренированных земель в бас­ сейнах малых рек.

Упомянутое объясняется тем, что на дренированных почвах, по сравнению с недренированными, в 2,2—3,5 раза меньше объем по­ верхностного стока, а также на 10—26% меньше суммарное испа­ рение. При этом характерно, что разница в величине испарения для дренированных и недренированных почв наибольшая в засуш­ ливые годы. В вегетационном сезоне вследствие усиленного непро­ дуктивного испарения влажность верхних слоев недренированных почв примерно такая же, как дренированных, а в самые сухие пе­ риоды даже несколько ниже. При засухе культурные растения больше страдают от недостатка влаги на недренированных почвах.

Из сказанного следует, что под влиянием дренажа происходят положительные изменения в водном балансе почв во времени: на дренированных полях влага из почвы (в виде дренажного стока) больше удаляется в невегетационный период, т. е. когда она для растений не нужна и для протекания благоприятных почвенных процессов даже вредна, а на недренированных полях расход влаги (в результате усиленного непродуктивного испарения) больше в ве­ гетационный период, когда она необходима для культурных рас­ тений и обычно ее не хватает.

6. При определении величины расчетного дренажного стока используются различные методы, а наиболее часто в мелиоратив­ ной практике эта величина принимается в зависимости от количе­ ства годовых осадков. Однако в условиях Прибалтики последний метод представляется недостаточно обоснованным, так как основ­ ными факторами, обусловливающими величину и режим дренаж­

ские условия в период снеготаяния.

При установлении расчетного модуля дренажного стока q дол­ жен быть использован принцип, применяемый для определения расчетного расхода для других гидротехнических сооружений.

1 2 3

Величину q рекомендуется определять в зависимости от величины фактического дренажного стока в расчетный период при определен­ ной оптимальной обеспеченности.

В результате совместного анализа всех основных показателей гидрологического действия дренажа, а также агроклиматических факторов установлено, что для минеральных почв Латвийской ССР расчетной является 2%-ная обеспеченность максимального сред­ него суточного дренажного стока периода весеннего половодья. По территории Латвийской ССР расчетный дренажный сток при нормативном дренаже колеблется от 0,4 до 0,9 л/(с-га). При уве­ личении глубины закладки дрен величину q можно несколько уменьшить.

7. На дренированных минеральных почвах при атмосферном пи­ тании под влиянием гидрометеорологических факторов и действия дренажа в течение года происходят сравнительно резкие колеба­ ния уровней грунтовых вод. Эти колебания наиболее резки в зим­ не-весенний период; летом уровень грунтовых вод обычно залегает относительно глубоко и активное регулирование его режима дрена­ жем происходит редко. Во влажные периоды года колебания уров­ ней грунтовых вод при глубоком и частом дренаже происходят в бо­ лее глубоких почвенных горизонтах, чем при мелком дренаже. В эти периоды при мелком дренаже наблюдается продолжительное стоя­ ние уровней, в пахотном слое почвы.

Наибольшая продолжительность высокого стояния уровней грунтовых вод наблюдается в весенний период. В Латвийской ССР в среднем за период исследований (с 1958 по 1971 г.) при средне­ глубоком (1,2 м) систематическом дренаже продолжительность затопления грунтовыми водами верхнего метрового слоя почвы весной составляет 39% всего времени этого периода, осенью —

37 %, зимой — 22 %, летом — 9% •

Установлено, что продолжительность стояния высоких уровней грунтовых вод больше в тех районах, где больше расчетный дре­ нажный сток. Для обеспечения одинаковой интенсивности осуше­ ния почвы всех районов республики расстояния между дренами должны быть дифференцированы в зависимости от фактического режима уровней грунтовых вод в данном районе, т. е. от величины расчетного дренажного стока.

8. Глубина залегания одинаково обеспеченных уровней грунто­ вых вод значительно возрастает, а продолжительность стояния вы­ соких уровней резко уменьшается по мере уменьшения расстояний между дренами. Но относительно еще большее влияние на режим уровней грунтовых вод оказывает глубина закладки дрен t. Уве­ личение t на 0,3 м (от 0,9 до 1,2 м) обеспечивает примерно такой же прирост интенсивности осушения, как двукратное уменьшение £ (от 30 до 14 м). Примерно одинаковый режим уровней грунто­ вых вод обеспечивает глубокий (1,5 м) разреженный дренаж при

устройства первого в 2,5 раза меньше второго.

124

При глубоком систематическом дренаже подъем уровней грун­ товых вод до пахотного слоя наблюдается очень редко. Средняя (за 13 лет) продолжительность затопления грунтовыми водами

глубокого дренажа при регулировании водного режима почв осо­ бенно выражены в многоводные годы.

9. Под влиянием дренажа резко уменьшается продолжитель­ ность переувлажнения почвы, а также величина одинаково обес­ печенной влажности почвы. Интенсивность регулирования дрена­ жем влажности почвы значительно возрастает по мере увеличения густоты дренажной сети, а особенно глубины закладки дрен. В си­ стемах глубокого систематического дренажа влажность легкой суглинистой почвы редко бывает выше предела наименьшей влагоемкости и механизированная обработка почвы весной обычно мо­ жет быть начата сразу после ее оттаивания.

Многочисленными наблюдениями установлено, что величина ми­ нимальной влажности интенсивно и глубоко дренированных связ­ ных минеральных почв в засушливые периоды не меньше, чем недренированных или экстенсивно мелко дренированных, т. е. переосушка этих почв дренажем не наблюдается. В результате дейст­ вия дренажа происходит ряд положительных изменений водно-фи­ зических свойств почвы, способствующих сохранению влаги. При частом и глубоком дренаже эти изменения охватывают более мощ­ ный активный слой почвы.

Существует определенная связь между глубиной стояния уров­ ней грунтовых вод и степенью влажности почвы. Характеристики режима уровней могут быть использованы для прогнозирования режима влажности почвы.

10. В условиях правильного сельскохозяйственного использова­ ния дренированных земель наилучшие экономические показатели на легких суглинистых и супесчаных почвах обеспечивает доста­ точно частый глубокий систематический дренаж. При увеличении глубины закладки дрен до Ц5 м наблюдается закономерное увели­ чение урожайности сельскохозяйственных культур, а также чистого дополнительного дохода от мелиоративных мероприятий и, следо­ вательно, коэффициента экономической эффективности. Срок оку­

нажа. Разреженный мелкий дренаж или вообще не окупается, или срок его окупаемости достигает и превышает 20—30 лет.

Интенсивный частый глубокий дренаж особенно оправдыва­ ется на хорошо окультуренных землях при возделывании пропаш­ ных и технических культур. Этот дренаж является наиболее целе­ сообразным с точки зрения механизации полевых работ и обес­ печения необходимого водного режима почв для интенсификации сельскохозяйственного производства.

125