ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
больше. При таких условиях дренажный сток, конечно, отсутствует (см. рис. 8). По сравнительно продолжительным наблюдениям на Петерлаукском опытном участке в южной части Латвийской ССР, дренажный сток летнего периода составляет лишь 2,9% годового дренажного стока (табл. 16). В средней, а особенно в северной ча сти Латвии (Римейкас), где климат более прохладный и влажный, удельный вес летнего дренажного стока несколько больше, чем
вюжной части (см. табл. 13). Во время интенсивного роста сельско хозяйственных культур дренажный сток наблюдается только в слу чае выпадения большого количества осадков, т. е. более 40—50 мм
втечение 2—3 суток. Дренажный сток в летний период, как пра вило, является очень кратковременным.
Таблица 16
Внутригодовое распределение дренажного стока (мм) на Петерлаукском опытном участке при среднеглубоком систематическом дренаже
(£ = 16 м, <=1,2 м)
Гидроло |
|
Периоды года |
|
Всего |
|
гический |
|
|
|
|
за год |
.год |
XII—11 |
III—V |
VI—VIII |
IX -X I |
(XII—XI) |
1949-50 |
72,3 |
47,6 |
|
51,8 |
171,7 |
1950-51 |
40,4 |
96,1 |
— |
— |
136,5 |
1951-52 |
15,7 |
16,7 |
— |
50,2 |
82,6 |
1952-53 |
24,5 |
86,6 |
— |
— |
111,1 |
1953-54 |
— |
6,4 |
1,5 |
43,2 |
51,1 |
1954-55 |
83,1 |
121,5 |
1,6 |
— |
206,2 |
1955-56 |
— |
44,5 |
|
— |
44,5 |
1956-57 |
47,3 |
35,8 |
— |
1,6 |
84,7 |
1957-58 |
40,4 |
77,1 |
0,7 |
|
118,2 |
1958-59 |
69,8 |
67,5 |
6,4 |
— |
137,3 |
1959-60 |
— |
9,5 |
37,7 |
53,6 |
|
1960-61 |
78,5 |
40,5 |
27,8 |
16,5 |
163,3 |
1961-62 |
51,3 |
66,7 |
4,8 |
40,1 |
162,9 |
1962-63 |
19,6 |
31,5 |
0,3 |
— |
51,4 |
1963-64 |
— |
19,1 |
— |
— |
19,1 |
1964-65 |
— |
13,4 |
— |
— |
13,4 |
1965-66 |
— |
12,1 |
— |
1,0 |
13,1 |
1966-67 |
— |
87,3 |
— |
— |
87,3 |
1967-68 |
— |
37,7 |
0,1 |
— |
37,8 |
1968-69 |
— |
16,5 |
0,4 |
— |
16,9 |
1969-70 |
— |
64,4 |
— |
— |
64,4 |
1970-71 |
7,0 |
52,5 |
11,1 |
— |
70,6 |
Среднее |
25,0 |
47,8 |
2,5 |
11,0 |
86,3 |
°/0 |
29,0 |
55,4 |
2,9 |
12,7 |
100,0 |
Из приведенных на рис. 9 и 10 и в табл. 16 и 17 данных следует, что в среднем примерно 40—50% избыточной воды дренажем отво дится в весенний период (март—май). Иногда суммарный дренаж ный сток зимне-весеннего периода превышает количество осадков всего холодного периода. Это объясняется накоплением большого количества избыточной влаги в мерзлом слое почвы к началу весен него половодья. Подробно этот вопрос рассмотрен в главе IV.
44
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 17 |
|
Средний за 10 лет дренажный сток Q (°/о), |
наблюдаемый на некоторых участках опытного дренажа |
|||||||||||||
|
Осень |
|
|
Зима |
Весна |
|
|
Лето |
|
|
Всего |
Периоды года |
||
t м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
XI |
XII |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
за год |
|
||
X |
I |
п |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X—XII I—II III—V VI—IX |
||||
|
||||||||||||||
•г» сл
|
|
|
|
|
|
|
|
Римейкас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осадки, |
|
8,4 |
8,6 |
7,1 |
6,7 |
4,6 |
4,2 |
5,1 |
8,1 |
9,5 |
13,5 |
12,8 |
11,4 |
100,0 |
24,2 |
11,3 |
17,4 |
47,1 |
ММ |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
7,4 |
10,5 |
8,8 |
4,0 |
1,1 |
21,4 |
26,5 |
5,1 |
0,0 |
2,2 |
3,6 |
9,4 |
100,0 |
26,7 |
5,1 |
53,0 |
15,2 |
|
20 |
0,9 |
7,6 |
12,9 |
10,1 |
4,2 |
2,3 |
19,2 |
24,6 |
4,1 |
0,0 |
2,7 |
3,4 |
8,9 |
100,0 |
30,5 |
6,5 |
48,0 |
15,0 |
36 |
1,5 |
9,1 |
13,3 |
9,8 |
5,6 |
3,2 |
17,5 |
19,3 |
6,3 |
1,6 |
3,0 |
3,4 |
7,9 |
100,0 |
32,2 |
8,9 |
43,1 |
15,8 |
20 |
1,5 |
8,6 |
12,0 |
10,1 |
6,1 |
3,6 |
17,3 |
20,2 |
6,9 |
1,6 |
2,1 |
3,7 |
7,8 |
100,0 |
30,8 |
9,6 |
44,4 |
15,2 |
Среднее |
|
8,2 |
12,2 |
9,7 |
5,0 |
2,6 |
18,8 |
22,6 |
5,6 |
0,8 |
2,5 |
3,5 |
8,5 |
100,0 |
30,1 |
7,5 |
47,1 |
15,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ко к н е се |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осадки, |
|
8,2 |
7,9 |
7,4 |
7,0 |
5,0 |
4,7 |
4,6 |
9,3 |
11,0 |
10,4 |
12,9 |
11,6 |
100,0 |
— |
— |
— |
— |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
1,2 |
5,2 |
6,1 |
11,7 |
8,2 |
3,4 |
17,1 |
33,5 |
4,7 |
0,1 |
0,9 |
2,7 |
6,4 |
100,0 |
23,0 |
11,6 |
55,3 |
10,1 |
14 |
1,2 |
5,9 |
5,3 |
10,2 |
7,7 |
3,9 |
16,2 |
36,9 |
4,6 |
0,1 |
0,6 |
2,5 |
6,1 |
100,0 |
21,4 |
11,6 |
57,7 |
9,3 |
14 |
0,9 |
6,1 |
6,0 |
11,4 |
10,4 |
3,4 |
15,7 |
32,0 |
5,6 |
0,1 |
1 , 2 |
2,9 |
5,2 |
100,0 |
23,5 |
13,8 |
53,3 |
9,4 |
Среднее |
|
5,7 |
5,8 |
11,1 |
8,8 |
3,6 |
16,3 |
34,1 |
5,0 |
0,1 |
0,9 |
2,7 |
5,9 |
100,0 |
22,6 |
12,3 |
55,5 |
9,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кандава |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осадки, |
|
9,1 |
8,6 |
8,5 |
6,9 |
4,8 |
4,9 |
4,3 |
5,8 |
9,2 |
12,8 |
13,6 |
11,5 |
100,0 |
26,2 |
11,7 |
15,0 |
47,1 |
w K,I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ММ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
1,5 |
7,8 |
11,0 |
14,9 |
12,5 |
8,6 |
15,1 |
15,2 |
5,3 |
1,3 |
1,3 |
1,8 |
5,2 |
100,0 |
33,7 |
21,1 |
35,6 |
9,6 |
20 |
1,2 |
8,3 |
10,5 |
14,1 |
13,6 |
7,3 |
22,3 |
16,8 |
1,2 |
|
— |
0,3 |
5,6 |
100,0 |
32,9 |
20,9 |
40,3 |
5,9 |
20 |
0,9 |
9,4 |
11,1 |
17,0 |
15,4 |
6,2 |
25,6 |
13,3 |
0,7 |
— |
— |
___ |
1,3 |
100,0 |
37,5 |
21,6 |
39,6 |
1,3 |
14 |
1,2 |
7,9 |
12,5 |
15,2 |
11,4 |
8,0 |
15,7 |
14,9 |
5,1 |
0,7 |
1,0 |
2,5 |
5,1 |
100,0 |
35,6 |
19,4 |
35,7 |
9,3 |
30 |
1,2 |
7,2 |
10,5 |
14,7 |
16,6 |
6,7 |
21,9 |
17,1 |
1,6 |
0,1 |
— |
___ |
3,6 |
100,0 |
32,5 |
23,4 |
40,5 |
3,6 |
40 |
1.2 |
7,7 |
11,2 |
16,8 |
13,8 |
9,6 |
20,1 |
13,8 |
2,8 |
0,2 |
0,1 |
0,4 |
3,5 |
100,0 |
35,7 |
23,3 |
36,8 |
4,2 |
Среднее |
|
8,1 |
11,1 |
15,5 |
13,9 |
7,7 |
20,1 |
15,2 |
2,8 |
0,4 |
0,4 |
0,8 |
4,0 |
100,0 |
34,7 |
21,6 |
38,1 |
5,6 |
В отдельные годы наибольший объем дренажного стока может иметь место и в другие периоды вневегетационного сезона. Так, в 1967-68 г. почти на всех участках опытного дренажа наибольший
сток наблюдался осенью. В 1958-59 г. в опытах |
на Кокнесских и |
|||||||||||||||
мм |
|
|
|
|
|
|
Кандавских участках наибольший |
|||||||||
600 |
|
|
|
|
|
|
сток имел место зимой |
(см. табл. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
/ |
10). |
Значительный осенний и зим |
||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
ний |
дренажный |
сток |
в |
основном |
|||||
|
|
|
|
|
|
/ |
наблюдается |
в годы с неустойчи |
||||||||
|
|
|
|
|
|
' |
||||||||||
500 |
|
|
|
|
|
вым снежным покровом. Усилен |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ный |
дренажный |
сток в |
осенний, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
/ < |
|
а особенно в зимний период ча |
|||||||||
|
|
|
|
|
** |
|
ще имеет место в районах, нахо |
|||||||||
|
|
|
|
/ |
|
дящихся |
ближе |
к |
Балтийскому |
|||||||
Ш |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
/ |
|
|
морю, |
т. е. в районах с более вы |
|||||||||
|
|
|
|
1 |
2 |
|
раженным приморским климатом. |
|||||||||
|
|
|
|
— L |
|
Характерно, что в любых гид |
||||||||||
|
|
|
|
II |
|
|
||||||||||
300 |
|
|
|
i/ |
|
|
рометеорологических условиях ос |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
новной дренажный сток в При |
||||||||||
|
|
/ |
|
3 |
|
балтике наблюдается не в вегета |
||||||||||
|
|
|
/ |
|
|
|
ционный период; в вегетационный |
|||||||||
2оо\ |
|
/ |
' |
/ |
|
|
период |
гидрологическое |
действие |
|||||||
|
\yi |
/ |
|
|
|
дренажа малоинтенсивно или во |
||||||||||
|
|
/ |
■ |
|
|
|
обще |
прекращается. |
Интенсив |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
/ / |
|
|
|
|
ность действия дренажа в этот |
|||||||||
|
' |
|
|
|
|
|
период, а также зимой резко сни |
|||||||||
100 |
|
/ |
|
|
|
|
жается |
с |
переходом |
от |
теплого |
|||||
|
I |
|
|
|
|
влажного |
климата |
|
к |
континен |
||||||
|
- • |
|
|
|
|
|
||||||||||
W |
|
|
|
|
|
тальному (см. табл. 8). |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
* |
|
|
|
|
|
|
При изменении расстояний ме |
|||||||||
/ |
|
|
|
|
|
|
жду дренами внутригодовое рас |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
XII |
|
II |
IV |
VI |
VIII |
|
пределение дренажного стока из |
|||||||||
Рис. 9. Интегральные кривые осад |
меняется не существенно, но все |
|||||||||||||||
же увеличение глубины |
закладки |
|||||||||||||||
ков и дренажного стока, наблю |
дрен |
способствует увеличению ра |
||||||||||||||
даемого при глубоком (1,5 м) и |
||||||||||||||||
мелком |
(0,9 |
м) |
систематическом |
вномерности |
внутригодового рас |
|||||||||||
дренаже |
(£=20 м). |
1966-67 г. |
пределения дренажного стока. На |
|||||||||||||
|
Римейкас. |
|
|
пример, на полях систематическо |
||||||||||||
/ — осадки; 2 — дренажный |
сток |
при |
го дренажа |
(£ = 20 |
м) |
Кандавс- |
||||||||||
?—1,5 м; |
3 — дренажный сток при |
t — |
||||||||||||||
|
|
=*0,9 |
м. |
|
|
кого опытного участка при t = 0,9 м |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сток весеннего периода в сред |
|||||||||
нем составлял 39,6% годового стока, а при /= |
1,5 м — 35,6%. На Ри- |
|||||||||||||||
мейкском |
участке |
при |
/ = 0,9 м |
весенний |
сток |
составлял |
48,0— |
|||||||||
53,0%, а при / = 1,5 м — 43,1—44,4% суммарного дренажного стока (табл. 17). В отдельные годы неравномерность внутригодового рас пределения стока при мелком дренаже выражена гораздо сильнее. Так, в марте 1959 г. мелким систематическим дренажем на Римейкском опытном участке было отведено 81%, а глубоким дренажем лишь 46% годового дренажного стока.
46
При мелком дренаже в начале паводков дренажный сток резко увеличивается, а на спаде паводкового цикла довольно резко па дает. При глубоком дренаже масса паводковых вод сбрасывается более равномерно обычно при более низком пике паводка (рис. 11),
Рис. 10. Средние за |
10 лет |
интег |
но за более продолжительный пе |
|||||||
ральные |
кривые |
осадков |
и |
дре |
риод времени. Иногда наблюда |
|||||
нажного стока, наблюдаемого при |
||||||||||
среднеглубоком дренаже Е (1,2 м), |
ется |
запаздывание максималь |
||||||||
имеющем |
различные |
расстояния |
ного |
паводкового |
стока |
на |
2— |
|||
между дренами Е. Кандава. |
4 суток при глубоком дренаже по |
|||||||||
/ — осадки; |
2 — дренажный сток |
при |
сравнению с мелким [173]. Это, |
|||||||
£=14 м; 3 — дренажный |
сток |
при |
£ = |
|||||||
|
=30 |
м. |
|
|
|
конечно, не имеет |
места |
при |
по |
|
вторных паводках.
Причины запаздывания и более равномерного распределения стока по времени при более глубоком дренаже следующие.
Согласно существующей теории движения грунтовых вод [3, 4, 6, 27, 59, 62, 105, 262, 263, 282], величина дренажного стока q зави сит от напора грунтовых вод А. Если фильтрационная способность одинакова для всего почвенного профиля, то как при мелком, так и глубоком дренаже равный по величине дренажный сток будет наблюдаться при одинаковой величине напора грунтовых вод.
47
В таком случае депрессионная кривая уровней грунтовых вод при глубоком дренаже должна находиться значительно глубже, чем при мелком дренаже (рис. 12). Что это действительно так, видно из ни жеприведенных данных.
При расположении кривой депрессии на разной глубине процесс подъема этой кривой на полях мелкого и глубокого дренажа будет различным.
Рис. 12. Схема формирования дренажного стока при мелком (О) и глу боком дренаже (t2) в начальный период инфильтрации поверхностных вод.
При появлении на полях избыточной воды (слой «е») последняя под влиянием силы тяжести начнет впитываться в почву. Впитыва ние можно рассматривать как первую стадию инфильтрации. Ско рость впитывания или поглощения по А. Н. Костикову [77]
J * - , |
(27) |
где w — скорость поглощения воды в момент времени t; kt — коэф фициент водопроницаемости почвы в момент времени t\ It — гради ент напора; kH— коэффициент водопроницаемости данной почвы в первую единицу времени; а — показатель степени, изменяющийся от 0,3 до 0,8 в зависимости от свойств почвы и ее начальной влаж ности.
48
Из приведенной формулы следует, что скорость впитывания со временем постепенно убывает. 1 Это также следует из уравнения Пуазейля, если рассматривать процесс инфильтрации воды в почве
в самом упрощенном виде как |
движение воды в цилиндрическом |
||
капилляре [109]: |
|
|
|
т/ __ ъ г * |
Р х - Р 2 |
(28) |
|
8*j |
/ |
||
|
|||
где V — объем жидкости, протекающей в единицу времени через ка пиллярную трубку; г — радиус капиллярной трубки; I — длина ка пиллярной трубки; г) — вязкость; p i— р2— разность давлений в конце трубки.
При вертикальном движении величина рi — р2 зависит от дефи
цита поверхностного давления на нижнем конце трубки
веса колонны воды (рgl) и внешнего гидростатического давления над концом капилляра (рgh)\ здесь о — поверхностное натяжение воды, р — плотность воды, h — высота уровня воды над верхним концом капиллярной трубки.
Учитывая, что
|
|
(/тег-2) |
л |
dl |
|
v - |
d |
dt |
*кгг---- |
||
|
dt |
’ |
|||
из уравнения (28) получаем: |
|
|
dl |
|
|
Р \~ Р2= - |
^ 00 |
|
|||
dt |
|
||||
или |
|
/-2 |
(Pi — Pi) |
|
|
dl |
_ |
|
|||
dt |
|
8 г; |
I |
|
|
(29)
(30)
Подставляя вместо разности p i— р2 ее значение, получаем уравнение для скорости нисходящего передвижения влаги в капил ляре
dl |
/■2 / 2сг |
|
\ |
-2 Г (— |
+ ^ |
+ И |
|
dt |
|
I |
’ |
В начале инфильтрации, когда / мало, скорость инфильтрации большая. По мере увеличения глубины от поверхности скорость по тока уменьшается. Уменьшение скорости нисходящего потока вполне подтверждается данными экспериментов [109] (табл. 18).
В природных условиях при глубоком залегании водоупора ско рость инфильтрации воды в- почве ориентировочно можно опреде лить, исходя из закона Дарси:
v = k i. |
(32)1 |
1 Формула А. Н. Костикова — эмпирическая, приближенно описывающая про цесс инфильтрации, точное же решение дает уравнение Пуазейля. (Прим, ред.)
4 З а к а з № 609 |
49 |