Методы и способы осушения

Для осушения избыточно увлажненных земель можно применять следующие методы (рис. 1):

ускорение поверхностного стока (отвод воды по поверхности осушаемого участка) (рис. 1, а);

ускорение стока по пахотному слою (отвод воды через пахотный слой по поверхности подпахотного горизонта) (рис. 1,б);

ускорение внутреннего стока (понижение уровня грунтовых вод) (рис. 1, в);

уменьшение притока воды на осушаемую территорию (ограждение участка от притока воды со стороны) (рис. 1,г);

ускорение просачивания воды в подпочвенные слои (увеличение влагоемкости почвенного профиля) (рис. 1,д).

Выбор метода осушения зависит от причины избыточного увлажнения, почвенно-литологических, гидрогеологических условий участка, а также от предполагаемого хозяйственного использования его.

Для осушения земель под сады, которые чаще всего закладывают на минеральных почвах атмосферного водного питания, наиболее пригоден метод ускорения внутреннего стока.

На участках с различными почвенно-литологическими условиями и смешанным водным питанием используют не один, а несколько методов осушения. Так, на почвах тяжелого механического состава избыточную воду отводят двумя методами (ускорение внутреннего стока и ускорение просачивания воды в подпахотные слои).

Способ осушения - это комплекс сооружений или мероприятий, с помощью которых технически решают задачу осушения данного объекта.

В Нечерноземной зоне применяют следующие основные способы осушения: закрытый систематический, выборочный и разреженный дренаж; открытая сеть каналов; устройство нагорных и ловчих каналов для ограждения осушаемой территории от притока вод извне; обвалование мелиорируемой территории для предотвращения затопления паводковыми водами; различные агромелиоративные мероприятия.

При выборе способа осушения необходимо учитывать не только метод осушения и предполагаемое хозяйственное использование осушаемого участка, но и экономические соображения.

При осушении земель под сады, где требуется более интенсивное понижение уровня грунтовых вод, закладывают гончарный или пластмассовый дренаж. Однако в отдельных случаях при наличии соответствующих условий не исключается применение более дешевого способа осушения (открытая сеть каналов в сочетании с различными агромелиоративными мероприятиями).

Открытая осушительная система состоит из водоприемника, проводящих и оградительных каналов и регулирующей сети.

К регулирующей сети относятся осушители, предназначенные для приема воды как поверхностной, так и внутреннего стока из подпахотного слоя почвы. Уклоны для осушителей рекомендуется назначать не менее 0,0005 и не более 0,003. Глубину осушителей принимают 0,8- 1,2 м, ширину по дну - 0,25-0,40 м. Длина осушителей и расстояние между ними колеблются соответственно от 300 до 700 м и от 40 до 200 м, в зависимости от уклона поверхности земли.

Собиратели принимают и отводят воду из регулирующей сети. Они, как правило, более глубокие, их параметры, зависящие от площади водосбора, определяют гидравлическим расчетом. Собиратели проектируют по естественным понижениям рельефа (тальвеги) так, чтобы участки имели правильную форму.

Вода из проводящей части системы поступает в водоприемники (реки, ручьи, озера, овраги и т. д.).

Открытая регулирующая сеть имеет серьезные недостатки:

густая сеть осушителей затрудняет механизацию производственных процессов;

15% полезной площади теряется под каналами;

требуется постоянно вести борьбу с зарастанием каналов;

открытые каналы служат рассадниками сорной растительности;

для переезда через каналы требуются мосты и трубопереезды;

трудно достигнуть нужного режима осушения для садов.

Указанные недостатки сильно ограничивают применение открытой регулирующей сети для осушения площадей, отведенных под промышленные сады.

Виды дренажа зависят от материала, из которого изготовлены дренажные трубы. Закрытый дренаж может быть гончарным, пластмассовым, дощатым, желобковым (из деревянных желобчатых труб), кротовым, из бетонных или асбестоцементных труб.

Для осушения земель под сады применяют гончарный и пластмассовый дренаж. Выбирая наиболее подходящий для осушения сада дренаж, ни в коем случае нельзя руководствоваться только соображениями наименьшей строительной стоимости. В случае выхода из строя дренажной сети на территории сада ее восстановление чрезвычайно затруднено ограниченной возможностью применения машин и механизмов.

Гончарный дренаж широко используют в СССР и за рубежом.

Гончарный трубчатый дренаж укладывают из стандартных обожженных глиняных (гончарных) труб, торцы которых сопрягают впритык, образуя водопропускные отверстия размером 1-2 мм. Для предохранения дрен от закупорки их стыки прикрывают фильтрующим материалом, не пропускающим твердые частицы почвы.

Гончарные трубы изготовляют диаметром: 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 250 мм, длиной 330 мм из расчета укладки трех штук на 1 м. В СССР гончарные трубы диаметром 50 мм в основном используют для дрен, а остальные - для коллекторов.

Последнее время начали применять гончарные трубы с наружной поверхностью в виде восьмигранника или двенадцатигранника.

Пластмассовый дренаж имеет следующие достоинства:

дренажные пластмассовые трубы в 20-30 раз легче гончарных, что облегчает транспортные и строительные работы;

при транспортировке и укладке пластмассовых труб отходов бывает значительно меньше, чем от гончарных;

можно полнее механизировать укладку пластмассовых дрен;

сопряжение дрен выполняют фасонными частями;

дырчатыми или пористыми стенками легко обеспечивается требуемая водоприемная площадь;

гладкая поверхность полости увеличивает скорость течения воды и водопроводящую способность;

в пластмассовые трубы вода поступает под большим напором, чем в гончарные, за счет большого сопротивления смачиванию поверхности.

К основным недостаткам пластмассового дренажа можно отнести пока еще высокую стоимость заготовки материала, его дефицит из-за широкого применения пластмасс почти во всех отраслях народного хозяйства.

Существует три основных способа укладки дрен:

протаскивание дырчатых труб в почвогрунты кротовым плугом;

формирование труб из лент при их укладке в почвогрунты;

укладка дренажных труб траншейным или бестраншейным агрегатом.

Для осушения минеральных почвогрунтов под сады рекомендуется пластмассовый дренаж, строительство которого осуществляют траншейным способом.

Наиболее совершенные пластмассовые дренажные трубы имеют длину, равную длине дренажной линии, и позволяют строить дрены без стыков. Вода поступает в них через перфорационные отверстия или водоприемные швы в трубах из упругих пленок. Для защиты труб от проникновения ила их обертывают фильтрующими материалами или устраивают илозащитные водоприемные отверстия, позволяющие создать микрофильтры из окружающего грунта.

Некоторые исследователи, исходя из того, что шероховатость в пластмассовых трубах меньше, чем в гончарных, при выборе диаметра дренажных труб предложили уменьшать его по аналогии с водопроводными трубами. Опыт Мещерской зональной опытно-мелиоративной станции ВНИИГиМ по применению пластмассового дренажа в производственных условиях показал, что практически шероховатость дренажных труб после нескольких лет работы в грунте зависит не от материала, из которого они изготовлены, а от отложений в трубах. Поэтому нельзя уменьшать диаметр дренажных пластмассовых труб.

Следовательно, диаметр дренажных труб принимают не менее 50 мм. Диаметр коллекторных труб устанавливают по расчету.

Пластмассовые дренажные трубы изготовляют в отрезках или бухтах, гладкие или гофрированные. Длина труб в отрезках должна быть 6 м, а в бухтах от 100 до 150 м.

Дренажные трубы для дрен-осушителей (диаметром менее 75 мм) должны иметь водоприемные отверстия, которые располагают равномерно по контуру и выполняют в виде продольных параллельных щелей длиной 25- 30 мм и шириной 0,4-0,6 мм. Общая длина водоприемных отверстий должна быть равна двойной длине трубы.

Трубы диаметром свыше 50 мм, предназначенные для коллекторов, изготовляют без водоприемных отверстий.

Дренажные трубы из пластмасс можно хранить и транспортировать при температуре от - 25 до 65°С. Они должны выдерживать давление грунта от 0,05 до 0,07 МПа.

Срок нормальной работы пластмассовой дренажной системы рекомендуется принимать около 50 лет.

Рис. 2. Дренаж типа Реролле: 1 - дренажная труба; 2 - тройник; 3 - вертикальная труба; 4 - опора трубы; 5 - защита стыков цементным раствором или муфтой; 6 - водосборный шурф (размеры в м)

Ученые Латвийской ССР считают, что надежный способ защиты дрен от корней - выбор такой конструкции дренажа, при которой зарастание невозможно или крайне затруднено. Одной из перспективных в этом отношении является конструкция дренажа Реролле. Поэтому в некоторых местах для осушения земель под сады или парки применяют дренаж типа Реролле. Схема конструкции этого дренажа представлена на рисунке 2.

Исследованиями установлено, что этот вид дренажа обеспечивает наибольшую интенсивность осушения (табл. 1).

Таблица 1. Дренажный сток за один гидрологический год (Ботанический сад АН Латвийской ССР), мм

Примечание. Расстояние между дренами 24 м, глубина закладки 1,2 м.

Для защиты дрен от (врастания) древесных корней стыки гончарных труб рекомендуется закрывать цементным раствором или надевать на них защитные муфты, а щели между муфтами и дренажными трубами - промасленной паклей или цементным раствором. Для приема грунтовых вод устраивают через каждые 3- 5 м вертикальные трубки, соединяющие дрены с водосборными шурфами, заполненными камнем, гравием или щебнем. Из шурфов через нижние отверстия вода поступает в вертикальные трубки, а затем в водопроводящую полость дрен.

Рис. 3. Схема заложения перекрестного дренажа в плодовом саду совхоза 'Баус-ка' Бауского района: 1 - верхние осушительные дрены из полиэтиленовых труб диаметром 63 мм; 2 - нижние осушительные дрены из гончарных труб диаметром 75 мм; 3 - коллектор из полиэтиленовых труб диаметром ПО мм (без водоприемных отверстий); 4 - открытый коллектор

Устройство дренажа Реролле связано со значительными затратами ручного труда и требует большого количества каменноугольного шлака (примерно 5 м3 на 100 м дрены). Поэтому дренаж Реролле еще не получил широкого распространения.

К недостаткам дренажа Реролле относится и то, что он практически не может быть применен в плывунах и очень твердых и каменистых почвах.

Перекрестный дренаж. Ц. Н. Шкинкис и др. (1969) для осушения земель под сады и другие насаждения предлагают перекрестный дренаж, который состоит из нижних гончарных труб диаметром 75 мм и верхних пластмассовых диаметром 68 мм. Нижние и верхние сети труб в точках взаимного пересечения соединены между собой (рис. 3).

Этот дренаж обеспечивает интенсивное и равномерное осушение и имеет большое преимущество. В случае закупорки дрены в какой-либо точке (верхней или нижней сети) ни одна из дренажных линий не выходит из строя.

Этот вид дренажа сложно выполнить, так как для практического применения не разработана технология его строительства. Перекрестный дренаж не застрахован от зарастания корнями.