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

ных полях дополнительное увлажнение нужно не в меньшей мере, чем на дренированных, так как влажность недренированных почв в сухое время обычно не выше, а, наоборот, даже несколько ниже влажности дренированных почв.

Многочисленными исследованиями и долголетним практическим опытом установлено, что в условиях Прибалтики переосушение дренажем связных минеральных почв, а также болот со слабопроницаемым основанием не происходит. Интенсивный дренаж здесь способствует росту и развитию сельскохозяйственных культур и повышает их урожайность. Переосушение возможно лишь на пес­ чаных почвах и мелких торфяниках с хорошо фильтрующим осно­ ванием (песком, гравием). Но такие почвы дренажем осушаются довольно редко или же осушаются более мелкой сетью разрежен­ ного дренажа. В связи со сказанным необходимо указать на неко­ торые особенности водного баланса дренированных и недрениро­ ванных почв.

Дренажем отводится довольно значительное количество воды. Сброс этой воды происходит в основном тогда, когда она не нужна растениям. Летом дренажный сток обычно отсутствует. Однако на недренированных почвах расход влаги больше именно в вегетаци­ онный период за счет усиленного непродуктивного испарения. Уста­ новлено, что суммарное испарение с дренированных почв в среднем на 15% меньше, чем с недренированных [36, 44]. Следовательно, с недренированных почв влаги удаляется больше именно в тот пе­ риод, когда для культурных растений она очень нужна. Это и яв­ ляется основной причиной более острого дефицита влаги, часто на­ блюдаемого на недренированных полях. Кроме того, на дренирован­ ных почвах поверхностный сток в 2,5—3 раза меньше, чем на недренированной. Таким образом, учитывая испарение, суммарная вели­ чина расходной части водного баланса для дренированных и недре­ нированных почв существенно не различается и, как показывают соответствующие исследования, общий сток малых и средних водо­ токов фактически не зависит от степени дренирования их бассейна.

Основное значение дренаж в сельскохозяйственном производ­ стве имеет в зимний и зимне-весенний периоды. Главная роль дре­ нажа заключается: а) в удлинении периода вегетации сельскохо­ зяйственных культур; б) в обеспечении своевременной механизиро­ ванной обработки почв весной и осенью, а также посева и уборки урожая; в) в создании более благоприятного гидрологического ре­ жима почв во вневегетационном периоде для почвенной флоры и фауны, в результате чего улучшаются водно-физические и агрохи­ мические свойства почвы. По этой причине ниже при рассмотрении вопросов гидрологии дренажа и определении оптимальной степени дренирования внимание обращено на действие дренажа не в веге­ тационный, а главным образом в зимне-весенний период. В усло­ виях Латвийской ССР дренаж, обеспечивающий достаточно ин­ тенсивное осушение переувлажненных почв в этот период, вполне удовлетворяет требования к осушению в любой другой период года, в том числе в период осенних затяжных дождей.

21

Глава I

ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ДРЕНАЖА НА ЛЕГКИХ СУГЛИНИСТЫХ И СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ

1. Дренажный сток, объем и режим стока

Основы формирования дренажного стока. В виде дре­

нажного стока отводится перехваченная дренажем избыточная гра­ витационная вода. Установлено, что эта вода к дренам движется со всех сторон, и приток воды происходит по всему смоченному пери­ метру дрены, в том числе и снизу по линиям токов, перпендикулярным

Рис. 3. Гидродинамическая сетка грунтовых вод (по В. В. Ведерникову).

к поверхностям равного напора (рис. 3). Пьезометрический напор уменьшается с приближением к дрене, и движение грунтовых вод происходит в сторону убывающего напора. Таким образом, за ка­ кой-то промежуток времени Т к дренам притекает и перехватыва­ ется определенное количество воды.

Количество поступающей воды q на единицу длины дрены в об­ щем виде можно выразить уравнением

0)

где k — коэффициент водопроницаемости почвы; со — площадь по­ верхности равного напора, приходящаяся на единицу длины дрены;

22

dh

—------градиент напора, соответствующий данной поверхности рав- ds

ного напора.

Определим величину дренажного стока q для двух предельных случаев, т. е. когда дрена находится непосредственно на водоупоре

икогда водоупор залегает очень глубоко.

Впервом случае форма поверхностей равного напора является плоской, и ее можно охарактеризовать ординатой кривой депрес-

Рис. 4. Схема формирования дренажного стока при залегании дрены на водоупоре.

сии у. При таком условии удельный расход воды, поступающей на единицу длины дрены с одной стороны, согласно рис. 4, будет ра­ вен

k (Л2 - h\)

2

23

После сокращения получаем

Ч£

Так как величина ho обычно небольшая, ориентировочно можно написать

где р — средний слой воды, просачивающийся в единицу времени. После интегрирования получаем выражение

(8)

При х = — и У = Ь П0ЛУчаем

p ( ^ - J = k ( h 2- h 0)2 .

Приток воды с одной стороны

Во втором случае, т. е. когда водоупор залегает глубоко, можно принять, что расход воды, поступающей в дрену с одной ее сто­ роны (q), слагается из двух частей (рис. 5):

'7= <7о+<7ь

где qо — приток грунтовых вод ниже уровня заложения дрен; <71 — приток грунтовых вод выше уровня заложения дрен.

24