7%, а примерно на 25%. И кроме того, на столько же процентов возросла бы потребность в дренажных трубах. Надо отметить, что упомянутое увеличение стоимости при устройстве дренажа глуби ной 1,4 м вместо 1,2 м по абсолютной величине примерно соответст вует экономии средств, получаемой вследствие уменьшения вели чины расчетного дренажного стока при данном заглублении дрен
[171].
В условиях Прибалтики легкие суглинистые и супесчаные почвы обычно располагаются на повышенных местах рельефа, как это показано на рис. 102. Поэтому рекомендуемое увеличение нормативной глубины закладки дрен на 0,1—0,2 м в подавляющем большинстве случаев не требует заглубления отводящей сети. Бо лее того, глубина отводящей сети обычно со значительным запа сом обеспечивает применение на таких почвах дренажа глубиной 1,3—1,5 м, так как эта сеть предусматривается также для отвода дренажных вод с пониженных мест рельефа, которые, как пра вило, занимают низинные болота или более тяжелые и менее во допроницаемые глеевые и сильно оглеенные минеральные почвы. Но в соответствии с действующими нормами проектирования на болотах применяется более глубокий дренаж, чем на минеральных почвах [60, 201, 218, 268, 283].
Более глубокая закладка дрен особенно необходима в усло виях смешанного питания. В результате лабораторных исследова ний действия дренажа И. Дуоба [39] пришел к выводу, что даже глубокое (^ 2 0 м) залегание водоносного пласта, обладающего напором выше уровня дрен, существенно затрудняет понижение уровня грунтовых вод и вынуждает прибегать к частому и глубо кому дренажу. Фактически такой же вывод следует из проработок С. Ф. Аверьянова [4]. Надо отметить, что в Англии1 в почвах с напорным питанием широко применяется дренаж глубиной до
2,7 м.
Как показывают наши исследования на Римейкском опытном участке, при притоке напорно-грунтовых вод 0,03—0,05 л /(с-га) объем годового дренажного стока увеличивается в 2—3 раза и резко возрастает интенсивность паводочного дренажного стока
(табл. 155).
Необходимость уменьшения Е и увеличения t в условиях сме шанного питания подтверждается также исследованиями режима уровней грунтовых вод. При одинаковых Е и t глубина залегания хронологически соответствующих, а также одинаково обеспечен ных уровней грунтовых вод при атмосферном питании значительно больше, чем при смешанном. Продолжительность затопления верх него полуметрового слоя во втором случае в 2,4 раза больше, чем в первом (табл. 156). Конечно, в каждом конкретном случае в за висимости от интенсивности притока избыточных вод со стороны необходима иная расчетная густота дренажной сети и глубина закладки дрен.
№ |
1 Реф. журн. ВНИИТЭИСХ «Земледелие, |
агрохимия, мелиорация», 1971, |
11. |
|
|
21* |
323 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 155 |
Обеспеченность средних суточных модулей дренажного стока (л /(с-га )) |
|
при атмосферном и смешанном питании в среднем по |
водности |
1958-59 |
|
|
|
гидрологическом году. |
Римейкас |
|
|
|
|
Расстояние |
Глубина |
Вид водного |
|
|
Обеспеченность, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
между |
закладки |
питания |
|
|
|
|
|
|
|
|
дренами,м |
дрен, м |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
12 |
0,9 |
Атмосферное |
2,15 |
1,86 |
1,60 |
1,40 |
1,25 |
1,02 |
0,86 |
0,71 |
12 |
0,9 |
Смешанное |
> 5 ,0 0 |
4,10 |
3,60 |
3,14 |
2,80 |
2,00 |
1,05 |
0,79 |
20 |
1,5 |
Атмосферное |
0,80 |
0,74 |
0,69 |
0,64 |
0,58 |
0,46 |
0,38 |
0,32 |
20 |
1,5 |
Смешанное |
2,12 |
1,77 |
1,50 |
1,26 |
1,09 |
0,82 |
0,61 |
0,49 |
Таблица 156
Характеристика режима уровней грунтовых вод для соответствующих вариантов
дренажа |
(£ = 2 0 м, t= 1,5 |
м), имеющих атмосферное и смешанное питание. |
|
|
|
Римейкас. |
|
|
|
|
|
Продолжительность стояния уровней |
Глубина залегания уровней (см) |
|
|
при различных значениях обеспе |
|
|
на глубине, сутки |
|
Вид водного |
|
|
ченности |
|
|
|
|
|
|
питания |
|
0—20 см |
0—50 см |
0—90 см |
|
|
|
|
|
Н Р = 10% |
Н Р = 23% |
Н Р - 50% |
|
|
|
|
|
Атмосферное |
|
1 |
19 |
74 |
65 |
97 |
125 |
Смешанное |
|
28 |
72 |
176 |
27 |
60 |
92 |
Надо еще раз подчеркнуть, что при увеличении глубины за кладки дрен до 1,3—1,5 м на связных (супесчаных и суглинистых) почвах значительно возрастает интенсивность их осушения во влажные периоды года, а в сухое время на полях данного глубо кого дренажа влажность активного слоя почвы не ниже, чем на мелко дренированных и недренированных полях (см. главу I). В сильно каменистых суглинистых и супесчаных почвах по техни ческим причинам целесообразно отказаться от упомянутого за глубления дренажа, уменьшив его на 0,1—0,2 м. Глубину закладки дрен не рекомендуется увеличивать в местах, где относительно хорошо фильтрующие почвы на небольшой глубине (^ 1 ,2 м) подстилаются плотными очень слабо фильтрующими породами (де вонскими глинами, мергелями и др.), а также на полях, посто янно используемых под луга. Это мероприятие может и не дать положительного экономического эффекта на слабоокультуренных почвах с малым слоем гумуса, особенно в первые годы после уст
ройства дренажа. В микропонижениях |
может |
быть |
допущено |
уменьшение глубины закладки дрен на |
0,1—0,2 |
м по |
сравнению |
с нормативной. |
|
|
|
В литературе можно найти различные рекомендации по опти мальной глубине дренажа на торфяниках. В последнее время
вСССР и за рубежом в результате сравнительных исследований гидрологического действия дренажа при осушении торфяных почв наблюдается тенденция к увеличению t. Так, на основании иссле дований, проведенных в Московской области, на глубоких торфя никах, не подстилаемых песками, рекомендуется дренаж глубиной 1,7—2,0 м [158]. При использовании глубоких болот под пастбища
вусловиях Белорусской ССР Е. И. Лубяко 1 предлагает дренаж
глубиной |
1,7—2,1 |
м. Г. Прее [274] |
для глубоких низинных |
болот |
рекомендует дренаж глубиной до 2,0 м. |
|
Для низинных болот Литовской ССР Л. Зеленка и А. Моркус |
[49] при |
выращивании культурных |
трав рекомендуют t не менее |
1,3—1,5 |
м, а |
при |
возделывании |
других культур — 1,7—2,0 м. |
А. В. Смирнов |
[130, 131] для нечерноземной полосы СССР на тор |
фяных почвах предлагает дренаж глубиной 1,5—1,8 м. |
вместо |
В Латвийской |
ССР на глубоких болотах (> 1,4 м) |
среднеглубокого дренажа (1,0—1,2 м), применявшегося еще в 50-х годах, сейчас проектируется дренаж глубиной 1,45—1,55 м [268]. Данная нормативная t установлена на основании результатов ис следований гидрологического действия дренажа, проведенных в ЛатНИИГиМ с учетом эксплуатационных условий и реальных возможностей заглубления дренажа на низинных болотах, о чем говорилось в главе III. На мелких болотах со слабопроницаемым основанием рекомендуется глубина закладки дрен 1,5—1,3 м, а на мелких болотах, подстилаемых гравием и песком, 1,3—1,1 м в за висимости от мощности торфяного слоя.
Для тяжелых слабопроницаемых почв оптимальная глубина дренажа еще не выяснена. Но учитывая приведенные в главе II результаты исследований, есть основание предполагать, что она будет примерно такой же, как для легких суглинистых и супесча ных почв.
Наиболее мелкий дренаж (0,9—1,2 м) рекомендуется для пес чаных почв и плывунов. Песчаные почвы, как известно, имеют вы сокую водопроницаемость и небольшую высоту капиллярного под нятия. Поэтому интенсивное понижение уровня грунтовых вод глу боким дренажем на этих почвах может вызвать недостаток влаги в верхних горизонтах, т. е. их пересушку. В плывунах заглубле ние дренажа связано со значительными трудностями технического характера.
Надо признать, что рекомендуемое автором книги небольшое заглубление дренажа на некоторых связных минеральных почвах на 0,1—0,2 м, конечно, несколько осложняет процесс дренажного строительства. Однако несмотря на некоторые технические трудно сти при строительстве более глубокого дренажа, этот дренаж
1 Л у б я к о Е. И. Современные принципы проектирования мелиоративного строительства. — «Гидротехника и мелиорация», т. 50 (Сб. трудов Белорусской с.-х. академии). Горки, 1967. с. 18—27.
вопределенных почвенных условиях является более прогрессивным
иперспективным.
Напоминаем, что гидрологическое действие глубокого дренажа является более равномерным и устойчивым. Согласно приведенным данным, необходимость в более глубоком дренаже особенно про является в многоводные годы, что вполне подтверждается исследо ваниями других авторов [130]. По данным П. Б. Свиклис [120], большая глубина закладки дрен рекомендуется в районах с боль шим количеством осадков, а также на полях, где предусматрива ется проведение дождевания.
При высокой агротехнике в большинстве случаев заглубление дренажа приводит не только к более интенсивному осушению, но обеспечивает и больший коэффициент экономической эффектив ности (см. табл. 48, 72). Более глубокий дренаж имеет также лучшие эксплуатационные показатели, т. е. меньше подвергается засорению и зарастанию корнями различных растений [173, 187]. При глубоком дренаже корни растений проникают глубже, воз растает толщина активного слоя почвы, в котором развиваются почвенные микроорганизмы, улучшаются свойства почвы, в ре зультате чего повышается ее плодородие. По этой причине на по лях для возделывания более ценных технических культур и садов, где почва должна быть наиболее плодородной и где требуется более интенсивное и устойчивое осушение, в литературе рекомен дуется именно более глубокий дренаж, порядка 1,3—1,8 м [60, 99, 218, 236, 283]. Вопрос о глубине дренажа более подробно проана лизирован в других наших работах [164, 173, 176, 180].
При определении оптимальной глубины закладки дрен и рас стояний между дренами надо учитывать зональные особенности природных условий. В северных районах, где почва промерзает глубоко и закладывать дренаж под мерзлым слоем технически не возможно, определенные преимущества, по-видимому, будет иметь более мелкий частый дренаж (глава IV). К этим условиям наши рекомендации о целесообразности заглубления дрен, конечно,' не относятся. Они также не относятся к песчаным почвам и мелким болотам с хорошо водопроницаемым основанием (Полесье), где глубокий дренаж может вызывать явления переосушки.
Из сказанного следует, что в целях увеличения интенсивности осушения связных переувлажненных почв наряду с уменьшением расстояний между дренами в подходящих почвенных, рельефных и климатических условиях целесообразно некоторое увеличение глубины закладки дрен.
Выводы к главе VII1
1.Интенсификация сельскохозяйственного производства
впоследнем десятилетии требует увеличения интенсивности регу лирования водного режима переувлажненных почв.
Как показывает практика, в многоводные и средние по водно сти годы нормы степени дренирования, действующие в Прибал тике, в Московской и некоторых других областях нечерноземной полосы СССР, не обеспечивают достаточно интенсивного осушения этих почв, особенно с точки зрения механизации полевых работ. Установлено, что на осушаемых почвах высокая урожайность сель скохозяйственных культур при правильной агротехнике обычно обеспечена, если обеспечены условия механизации полевых работ. Следовательно, при определении расчетных параметров дренажа в первую очередь надо учитывать вопросы проходимости механиз мами осушаемых полей. При этом следует иметь в виду, что сте пень механизации сельскохозяйственного производства возра стает, все больше применяется автотранспорт и другие колесные машины. Интенсивность осушения дренированных почв должна обеспечить беспрепятственную проходимость полей колесными ма шинами начиная с ранневесеннего периода до поздней осени, т. е. до замерзания почвы.
2. Увеличение интенсивности осушения дренированных почв может быть достигнуто, в основном, путем уменьшения расстояний между дренами Е и увеличением глубины закладки дрен t до определенного для конкретных почв предела. Такие способы изме нения интенсивности осушения, как увеличение диаметра дрен, изменение материала дренажных труб или конструкции дренажа в общем случае дают относительно меньший эффект.
При определении оптимальной степени дренирования, т. е. оп тимальных основных расчетных параметров дренажа ( Eut ) должен быть использован общепризнанный принцип расчета параметров гидротехнических сооружений, которые определяются в зависи мости от величины гидравлической нагрузки расчетной обес печенности. Для дренажа в качестве нагрузки можно принять не обходимую интенсивность сброса избыточных вод в целях свое временного понижения уровня грунтовых вод и обеспечения не обходимой степени влажности в активном слое почвы во влажные периоды года.
3. Для определения расстояний между дренами до сих пор применялись различные методы, наиболее старыми из которых яв ляются эмпирические; позже для этой цели были разработаны также гидромеханические и экономические методы.
Известные методы определения Е условно можно разделить на две группы: 1) методы, применяемые при проектировании осу шительных систем и 2) методы, служащие для определения опти мальных Е по результатам наблюдений за действием построенных опытных дренажных систем.
При определении Е по данным наблюдений используется прин цип получения максимального экономического эффекта (экономи ческий метод) или же принцип обеспечения необходимого водного режима почв в критические (расчетные) периоды определенной обеспеченности. Экономический метод определения Е часто дает противоречивые результаты, так как основной фактор расчета —
