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

Принимая, что ниже уро­ вня дрен линии равного на­ пора близки окружностям [77], в сечении х

где ао — длина дуги окруж­ ности в сечении х.

Первая часть притока

%■ <13>

Вторую часть притока в общем виде можно написать

(Значение пьезометрического уклона поверхности депрессии р зависит от свойств почвы. По А. Н. Костикову [77], например, для супесей sinp' = 0,02—0,05, для суглинков sin р '= 0,05—0,10.)

Тогда

получаем

Ао)

(17)

In •

Рассчитывая дренаж на отвод инфильтрующихся осадков, урав­ нение (16) принимает вид

(18)

Интегрирование данного уравнения от х = — Д° х и от У = Ьо

до у дает следующее выражение [77]:

Т-Ч1+ )(У~Л°)=А4 1п^~W“"Г) • <19>

25

При y = h и х = — , а также учитывая, что x^>d, из уравнения

(19) получаем зависимость для определения притока воды с одной стороны дрены

Приток в дрену с двух сторон будет в 2 раза больше. Полученные уравнения для определения дренажного стока сле­

дует считать лишь ориентировочными, так как в природе линии равного напора очень редко будут иметь вид окружностей. Кроме того, на дренажном поле условия фильтрации и инфильтрации яв­ ляются функцией времени. Одинаковой величине напора в середине между дренами (h) не всегда соответствует одинаковая величина дренажного стока (q) . Причины этого явления проанализированы ниже.

Годовой дренажный сток. Дренажный сток является одним из трех основных показателей гидрологического действия дренажа, а также одним из основных компонентов водного баланса дрени­ рованных почв. Без проведения исследований дренажного стока нельзя определить величину нормы стока для гидравлических рас­ четов дренажных труб, а также оптимальные величины расчетных параметров дренажа Е я t.

Уравнение водного баланса корнеобитаемого слоя для этих почв при атмосферном питании в сокращенном виде можно написать:

где Рио-—общее водопотребление на испарение и транспирацию

Q — дренажный сток; Qn — поверхностный сток; П0— осадки; ДК — объем водообмена между корнеобитаемым и подстилающим сло­ ями; ± Д 1Т'— изменение запаса влаги за определенный период вре­ мени; РИп—-испарение влаги почвой; Ри0— испарение выпавших осадков за время их нахождения на поверхности почвы и на расте­ ниях; Р т — транспирация растений; Пк — конденсация в корнеоби­ таемом слое паров из воздуха.

Так как дренажем сбрасывается основная часть избыточной воды, то объем годового дренажного стока должен быть больше в тех районах, где больше осадков и меньше суммарное испарение. Об этом свидетельствуют данные табл. 6. Так, при одинаковом рас­ стоянии между дренами, равном 20 м, и глубине закладки дрен t = = 1,2 м на Римейкском опытном участке, расположенном в север­ ной части Латвийской ССР, годовой дренажный сток Q в среднем

26

Таблица 6

Дренажный сток для участков опытного дренажа, расположенных в различных районах Латвийской ССР ( t = 1,2 м, £ = 2 0 м)

27

за 13 лет был в 1,6 раза больше, чем на Кокнесском участке, нахо­ дящемся в средней части республики. Еще более значительная раз­ ница в величине Q получается в северной и южной частях респуб­ лики (Петерлаукский участок). В первом случае дренажем за год в среднем отводится 262 мм, а во втором 86 мм избыточной воды (табл. 6 и 16), т. е. в 3 раза меньше. В Белорусской ССР, располо­ женной южнее, суммарный дренажный сток значительно меньше

(табл. 7).

Таблица 7

Средний дренажный сток на минеральных почвах в Белорусской ССР (по данным А. И. Богдановича и А. Н. Леушева)

Это и понятно, так как в среднем по Белоруссии осадков выпа­ дает на 50—100 мм меньше, а испаряется на столько же больше, чем в Латвии. Малый объем дренажного стока, т. е. около 50 мм, наблюдается также в Ленинградской области [68], причем зимой дренажного стока нет. Вероятно, это объясняется тем, что дренаж там закладывается мелко, т. е. в зоне промерзания, и глубоких от­ тепелей зимой практически не бывает.

Надо отметить, что в странах с мягким и влажным климатом (Англия и Голландия) объем годового дренажного стока значи­ тельно больше, чем в Прибалтике, и в среднем составляет 340— 370 мм. Наибольшее количество избыточной воды (40%) здесь от­

Таблица 8

Характеристика дренажного стока в различных странах (по данным А. И. Климко)

28

Таблица 9

Дренажный сток (мм) при атмосферном питании в зависимости от расстояния между дренами (Е) и глубины их закладки (t). Кокнесский участок

(колхоз «Кокнесе» Стучкинского р-на)

(в среднем по Латвийской ССР), дренажный сток при Е = 20 м до­ стигал 300 мм, а в отдельных районах республики даже 580 мм (см. табл. 6), превышая половину объема годовых осадков.

Еще больший объем дренажного стока Q наблюдается при меньших расстояниях между дренами. Например, на Кокнесском

(небольшой приток напорно-грунтовых вод) при уменьшении Е от 30 до 14 м величина Q возросла в среднем с 190 до 273 мм, или на 44% •

Закономерное увеличение Q по мере уменьшения Е наблюдается

Но по своей абсолютной величине объем стока в системах мелкого дренажа значительно меньше, чем в соответствующих системах среднеглубокого (1,2 м) и глубокого (1,5 м) дренажа [167, 170, 173].

Характерные изменения величины объема стока при уменьше­ нии Е видны на Салдусском опытном участке (табл. 11). На Римейкском опытном участке в среднем за период 1958—1965 гг. при

29