ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 142
Скачиваний: 0
нажа. Такой дренаж бездействует во время зимних оттепелей и в весенний период вплоть до оттаивания почвы до глубины закладки дрен, т. е. в самый важный (критический) период. Следовательно, там, где это технически возможно, дренаж должен быть заложен глубже промерзания почвы. При этом надо учитывать, что глубина промерзания дренированной почвы в среднем на 30—40% больше, чем недренированной.
Дренированные минеральные почвы, по сравнению с недренированными, весной оттаивают обычно на 2—4 сутки раньше вслед ствие их прогревания талыми водами, продвигающимися через мерзлый слой к дренам. Интенсивно дренированные торфяные почвы оттаивают на полторы-две недели раньше, чем экстенсивно дренированные и недренированные.
В благоприятных метеорологических условиях температура дре нированной почвы весной на несколько градусов выше, чем недре нированной.
3. В течение холодного периода в мерзлом слое почвы, особенно недренированной, обычно накапливается весьма большое количе ство избыточной влаги за счет ее перераспределения из нижележа щих слоев, а также дождей и снеготаяния во время оттепелей. В от дельные годы в верхнем полуметровом слое мерзлоты недренированных минеральных почв Латвийской ССР накапливается до 150 мм избыточной влаги. В результате влажность мерзлого слоя
становится значительно выше |
предельной |
полевой влагоемкости |
||
(на тяжелых почвах иногда превышая 100% |
сухой навески) |
и про |
||
исходит интенсивное |
образование внутрипочвенного льда |
в виде |
||
кристаллов, линз и прослоек. |
|
|
|
|
Установлено, что |
степень |
влажности почвы и, следовательно, |
||
интенсивность ее внутрипочвенного обледенения меньше там, где ниже уровень грунтовых вод к началу промерзания почвы, а также в течение холодного периода.
Поэтому на интенсивно дренированных полях в результате сброса дренажем избыточных гравитационных вод максимальная влажность мерзлой почвы обычно в 1,5—2 раза ниже и количество накопленной в мерзлом слое избыточной влаги соответственно меньше, чем на экстенсивно дренированных и на недренированных полях. В первом случае внутрипочвенный лед в виде кристаллов заполняет лишь отдельные почвенные поры, а во втором случае обычно образуются более или менее толстые линзы и про слойки льда, резко снижающие водопроницаемость мерзлого слоя почвы.
4. Образование и последующее таяние внутрипочвенного льда вызывает вертикальные колебания верхних слоев почвы. На дрени рованных полях сколь-нибудь значительные колебания охватывают весь пахотный слой, а на недренированных полях — лишь самый верхний слой глубиной до 10 см. Максимальная амплитуда колеба ний, наоборот, значительно больше во втором случае. Таким обра зом, на недренированных полях удельное растяжение верхних слоев почвы в несколько раз больше, чем на дренированных.41
14 Заказ № 609 |
209 |
5. Вертикальные колебания почвы, происходящие в течение зимне-весеннего периода, повреждают корневую систему зимующих сельскохозяйственных культур. На недренированных и экстенсивно дренированных полях повреждения растений более значительные, чем на интенсивно дренированных и иногда вызывают гибель куль турных растений. На этих полях озимые и многолетние травы по гибают также и от продолжительного переувлажнения и затопле ния пахотного слоя почвы, особенно в лужах, образовавшихся при таянии снега и внутрипочвенного льда в условиях замедленной ин фильтрации.
6. Влияние дренажа на гидрологический режим почв в холодный период года имеет очень важное значение в сельскохозяйственном производстве, что не всегда достаточно оценивается. От этого ре жима зависят не только условия перезимовки сельскохозяйствен ных культур и водный режим в последующий теплый период, но и жизненные условия почвенной микрофлоры и фауны и процесс поч вообразования.
На интенсивно дренированных почвах весенние полевые работы и посев могут быть начаты на одну-две недели раньше, чем на не дренированных или слабо осушенных почвах, что в условиях При балтики способствует значительному повышению урожайности сельскохозяйственных культур. О важном значении регулирования водного режима почв- в холодный период свидетельствует то об стоятельство, что на урожайность сельскохозяйственных культур в маловодные годы с засушливым летом дренаж оказывает не мень шее влияние, чем в многоводные годы с влажным вегетационным периодом.
Глава V
ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И КОНСТРУКЦИЙ ГОНЧАРНОГО И ПЛАСТМАССОВОГО ДРЕНАЖА
1. Влияние диаметра осушительных дрен на интенсивность действия дренажа
Действующие диаметры осушительных дрен. Интенсив ность гидрологического действия дренажа в значительной степени определяется водопроводящей, а особенно водоприемной способ ностью дренажной сети, которая в свою очередь зависит от про цесса движения грунтовых вод в дренированном поле вблизи дрен. Вопрос о влиянии диаметра дрен на режим гидрологического дей ствия дренажа изучен мало и, как отмечено выше, в разных стра нах мира применяются осушительные дрены самых различных диаметров (табл. 94), водопропускная способность которых разли чается более чем в 10 раз. В СССР в основном применяются осу шительные дрены диаметром 5,0 см, однако в отдельных рес публиках, например в Литве, еще частично используются трубы диаметром 4,0 см.
Таблица 94
Наиболее часто применяемые диаметры гончарных осушительных дрен в некоторых зарубежных странах
|
|
Диаметр |
Водопропускная способ |
|
|
ность дрен по отношению |
|
|
Страна |
осушительных |
к дрене 0 50 мм (по |
|
|
дрен, см |
формуле Н. Н. Павлов |
|
|
ского) |
|
Чехословакия, Польша, Румы |
|
|
|
ния, Болгария, Бельгия, Ав- |
5,0 |
1,0 |
|
стрия и др................................ |
|||
Англия, Новая Зеландия, Ав- |
7,6 |
3,2 |
|
стралия, |
Ирландия................ |
||
Югославия, |
И тал и я ................. |
7 ,5 -1 0 ,0 |
3 ,0 - 6 ,3 |
США, К ан ад а............................ |
12,7-15,2 |
11,5 -18,7 |
|
14* |
211 |
В прошлом столетии в ряде стран строились осушительные дрены диаметром 3,2—3,5 см и даже 2,5 см. Но применение гончар ных труб такого диаметра, как показала практика дренирования почв, не оправдало себя. Характерно, что в странах с большим опы том строительства и эксплуатации дренажа осуществляется посте пенный переход на дренаж с увеличенным диаметром дрен. Ярким примером в этом отношении является практика дренажного строи тельства в США, где в конце XIX в. применялись осушительные дрены диаметром 3,1 и 3,75 см, в начале XX в. — уже 7,5 см, в 20-х годах— 10,0 см, а в настоящее время в основном 12,7 и 15,2 см. От мечается, что эти изменения происходили в целях обеспечения нор мальной технической эксплуатации и, следовательно, долговечно сти дренажа [263].
Менее значительные, но определенные изменения в сторону уве личения диаметра осушительных дрен происходили также на тер ритории Прибалтийских республик СССР. Так, в Латвийской ССР до первой мировой войны на многих объектах строились дрены диа
метром 4,0 |
см, |
а местами даже 3,2 и 2,5 см (до 1905 г.). В настоя |
||
щее время |
в |
основном применяются дрены |
диаметром 5,0 |
см, |
а в местах |
с интенсивным напорно-грунтовым |
питанием — 7,5 |
см. |
|
На больший диаметр осушительных дрен постепенно переходят также в Литовской ССР. Такая тенденция в последнее время имеет место и в Голландии при освоении новых польдерных земель.1
При применении пластмассового дренажа явно выраженная тен денция увеличения диаметра дрен, предназначенных для нужд осу шения и двустороннего регулирования водного режима почв, на блюдается в ГДР. По данным А. Шольца и Г. Верца [189], до 1962 г. здесь испытывались и проводились поливинилхлоридные дренаж ные трубы диаметром d = 36 мм с общей площадью водоприемных отверстий Г0~ 10 см2/м, в 1966 г. — трубы диаметром 50—75 мм при
Гог=Л0 см2/м, |
в 1968 г. — диаметром |
60—110 |
мм |
при |
Г0 = 12— |
20 см2/м, а |
в 1971 г. — диаметром |
145—170 |
мм |
при |
F0= 160— |
326 см2/м. |
|
|
|
|
|
Гидравлический расчет дренажных трубопроводов. Водопро пускную способность дренажных трубопроводов можно определить по формуле
Q = дал, |
(138) |
где v — средняя скорость течения воды в дрене; со — живое сечение дрены.
Для определения скорости течения воды в трубопроводах пользуются формулой Шези
v = C V R i , |
(139) |
или |
|
q = k v i , |
(140) |
1 Г о л о в а н о в А. И. Краткая справка о строительстве дренажа в Ни дерландах. М., 1968. Отпеч. на множит, аппарате.
212
где К — модуль расхода, определяемый по формуле
K ^ m C V R -
R — гидравлический радиус; i — гидравлический уклон; С — коэф фициент Шези
c |
= V |
n r |
- |
<Ш > |
Коэффициент Шези С для дрен обычно определяется по формуле |
||||
Куттера |
100 / R |
|
|
|
|
|
(142) |
||
|
т - \~ У R |
|||
|
|
|||
где т = 0,30 (по П. Герхардт); |
Я— коэффициент |
сопротивления |
||
трения (коэффициент Дарси). |
|
|
|
|
Исходя из формул (138), (139), (142), определяем |
|
|||
|
3927rf3 |
/-г |
(143) |
|
Q = |
-------- 7=-V 1. |
|||
|
0,6 + |
Yd |
|
|
где d — диаметр трубы.
В практике проектирования применяют также формулу Гаукле-
ра—Маннинга—Штиклера [218, 247] |
|
||
|
v = k R 2hi ' 2, |
(144) |
|
где k = 90 при |
0,5%, &= 75 |
при г<0,5% . |
|
Наряду с приведенными |
применяют формулы Н. Н. Павлов |
||
ского, Маннинга, |
Базена и др. |
|
|
Надо отметить, что в формулах Куттера, Гауклера-—Ман нинга—Штриклера, так же как во многих других, рассматривается течение воды в дренах, происходящее в квадратичной зоне сопро тивления, где коэффициент сопротивления Я не зависит от числа Рейнольдса Re. Это число является критерием режима движения жидкости и определяется по формуле
R e = ^ , |
(145) |
где v — коэффициент кинематической вязкости.
В этом случае гидравлическое сопротивление можно характери зовать коэффициентом шероховатости п, зависящим только от от-
Д
ношения ■— , где Д — высота выступов шероховатости; г — радиус
дренажной трубы.
Соответствующие исследования [8, 23] показывают, что дренаж ные трубы при реальных для дренажа продольных уклонах обычно работают в переходной области, в которой коэффициент сопротив
ления зависит как от величины — , так и от числа Re. По данным
г
Б. И. Блажиса, кривые сопротивления гончарных труб с увеличе
213