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

следует из приведенных выше данных натурных наблюдений, основ­ ное водоотводящее действие дренажа происходит именно в зимне­ весенний период при наличии мерзлоты. Надо еще раз подчерк­ нуть, что в условиях Прибалтики при мерзлом состоянии почвы обычно формируется и максимальный дренажный сток, наблюдае­ мый, как правило, в период весеннего снеготаяния. Таким образом, при применении гидромеханического способа расчета Еп необхо­ димо знать величину коэффициента фильтрации k не только для талой почвы, но и для мерзлого ее слоя. Однако определение k для мерзлоты — пока еще практически нерешенная задача. Процесс миг­ рации влаги через мерзлый слой является очень сложным и вряд ли вообще подчиняется общим законам фильтрации. Этот процесс, видимо, сильно зависит от глубины промерзания, температурных условий в мерзлом слое, степени влажности почвы перед промер­ занием и других факторов. Водопроницаемость мерзлой почвы должна сильно меняться во времени и пространстве.

Правда, упомянутые изменения водопроницаемости относятся также к песчаным почвам. Но здесь они менее значительные, чем на тяжелых почвах, так как дренированные песчаные почвы замер­ зают обычно при более сухом их состоянии и на них перегонка

ческим формулам правильных расстояний между дренами необхо­ димо располагать массовыми данными, характеризующими вели­ чину коэффициента фильтрации и его динамику, так как этот коэффициент, зависящий от структуры почв и других условий, су­ щественно изменяется и в пространстве, и во времени. Однако при проектировании мелиоративных систем такие данные обычно отсут­ ствуют.

Кроме того, для зоны избыточного увлажнения СССР пока еще нет единой методики определения коэффициента фильтрации, а также методики использования данных о коэффициенте фильт­ рации в расчетах дренажа. Как указывает С. Ф. Аверьянов, в этих расчетах величина коэффициента фильтрации должна быть при­ нята с определенной расчетной обеспеченностью.

Есть еще одно существенное различие между песчаными и связ­ ными минеральными почвами. В песчаных почвах имеет силу об­ щий закон фильтрации, для которых он и выведен; в почвах более тяжелого механического состава этот закон может быть в значи­ тельной мере искажен.

Из сказанного следует, что для практического использования коэффициента фильтрации в расчете гидромеханическим методом нормативных расстояний между дренами Еп необходимо заранее теоретически решить вопрос об определении водопроводимости дре­ нируемых глинистых и суглинистых почв не только в теплый, но

' П а н а д и а д и А. Д. Вопросы проектирования регулирующей сети на осушаемых землях. — В кн.: Режим осушения и методика полевых научных ис­ следований. М., «Колос», 1971. с. 113—116.

309

и холодный период года в условиях их промерзания. До решения этого вопроса для определения Еп на данных почвах, видимо, при­ ходится пока применять комплексный эмпирический метод с ис­ пользованием данных механического состава и степени оглеения дренируемого слоя. Как показывает долголетний опыт применения дренажа в Прибалтике, а также в зарубежных странах (Польша, ФРГ и др.), умелое совместное использование этих показателей дает возможность довольно правильно определить необходимую Еп, хотя и в этом имеется некоторый субъективизм. Для песчаных почв коэффициент фильтрации, как наиболее надежный показатель водно-физических свойств, уже сейчас должен быть использован при определении Еп гидромеханическим методом.

При определении коэффициента фильтрации следует учитывать еще следующее.

Как известно, для определения k разработано несколько поле­ вых и лабораторных методов. В лабораторных условиях его опре­ деляют путем измерения скорости фильтрации сквозь монолит с ненарушенной структурой. В полевых условиях обычно пользу­ ются методом восстановления уровня воды в грунтовой скважине или методом инфильтрации из шурфов. Но оказывается, что в од­ ной и той же почве при различных методах определения разница в величине k может получаться десяти- и даже стократной [128, 266]. Больше того, даже там, где применяется один и тот же ме­ тод, например, метод восстановления уровня воды в скважине, но используются различные рекомендуемые в литературе формулы расчета, получаем довольно большую разницу в величине k

(табл. 143).

Исследования показывают, что в зоне избыточного увлажнения наиболее надежным и рекомендуемым для определения коэффици­

сопоставимых величин k совершенно необходимо условиться о при­ менении одной определенной расчетной формулы.

В зарубежных странах при определении k для торфяных и пес­ чаных почв широко используется формула Л. Эрнста, так как она проста в применении [302]. В СССР рекомендуется вторая формула Г. А. Эркина. Однако, по мнению автора, лучшей является фор­

качки, см; у 0— понижение уровня воды в конце откачки (7 = 0), см; у — понижение уровня воды после Т секунд, см; Т — время под­ нятия уровня воды от г/о до у, с.

310

Формула Зиверта дает примерно такие же величины k, как вто­ рая формула Эркина, но имеет одно существенное преимущество: вычисленная по ней величина k не зависит от размеров скважин. Формула Зиверта пригодна при # ^ 2 г и может быть рекомендо­ вана для широкого внедрения.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что для определе­ ния расстояний между дренами наиболее правильно применять гидромеханический метод расчета, по возможности устранив его недостатки. Необходимы усовершенствования теоретических рас­ четных зависимостей с учетом процесса формирования дренажного стока не только в фазе спада, но и в фазе подъема паводочного цикла действия дренажа (см. главу I). Надо решить вопрос об определении изменчивых во времени фильтрационных свойств билее тяжелых минеральных (глинистых, суглинистых) почв. От тео­ ретического и практического решения этого вопроса зависит воз­ можность практического применения гидромеханического метода определения Е на более тяжелых почвах. Данный метод дает до­ статочно хорошие результаты лишь на хорошо фильтрующих пес­ чаных, легких супесчаных, а также макроагрегатных пойменных почвах. Для определения Е на глинистых и тяжелых суглинистых почвах по упомянутым причинам в условиях Латвийской ССР приходится пока использовать комплексный эмпирический метод. Полученный этим методом результат целесообразно проверить

необходимо иметь данные непосредственных наблюдений за интен­

руемых расстояний между дренами будет тем точнее, чем длиннее период наблюдений за действием дренажа в системе-аналоге и чем эта система ближе по своим условиям к данному осушаемому уча­ стку.

в нашей стране возросла после многоводного 1961-62 гидрологи­ ческого года. Построенные согласно действующим нормам дре­ нажные системы в этом году во многих местах оказались не в со­ стоянии обеспечить минимально необходимую интенсивность осу­ шения, главным образом с точки зрения применения механизмов на полевых работах [180]. По расчетам А. В. Смирнова [130, 131], в нечерноземной полосе СССР избыточное увлажнение в 1962 г. принесло народному хозяйству значительный материальный ущерб,

312