Осушительные системы. Схемы осушения

Осушительная система (ОС) - природно-хозяйственный комплекс, в состав которого входят осушаемая площадь и инженерные сооружения, обеспечивающие создание оптимального водного режима почвы путем удаления избытка влаги с целью получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур при сохранении необходимого уровня экологического равновесия.

Согласно СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения:

3.1. При проектировании осушительных систем должны быть установлены причины избыточного увлажнения территории и величина каждой из составляющих водного баланса во время весеннего, летне-осеннего дождевого паводков и в посевной период.

3.2. В зависимости от причин избыточного увлажнения на осушаемом массиве необходимо предусматривать:

защиту от поступления поверхностных вод с окружающей водосборной площади;

защиту от затопления паводковыми водами водоемов и водотоков;

отвод поверхностного стока на осушаемом массиве;

перехват и понижение уровней подземных вод на осушаемом массиве;

защиту от подтопления фильтрационными водами из водоемов и водотоков.

3.3. Способы осушения и конструктивные решения осушительных систем должны

обеспечивать создание на осушаемом массиве необходимого водно-воздушного режима почв с учетом изменения во времени приходных элементов водного баланса.

3.4. Защиту осушаемого массива от поступления поверхностных вод со склонов следует обеспечивать путем устройства нагорных каналов, регулирования стока вод со склонов в водоемах на тальвегах.

3.5. Защита территории от затопления паводковыми водами водотоков и водоемов должна обеспечиваться путем устройства оградительных дамб, зарегулирования паводковых вод в водоемах, увеличения пропускной способности русел рек, перераспределения стока между соседними водосборными площадями. При защите от затопления необходимо соблюдать также требования СНиП 2.06.15-85.

3.6. Защита территории от поступления фильтрационных вод из рек, озер, водохранилищ должна обеспечиваться путем устройства береговых дрен или линейной системы скважин вертикального дренажа с учетом требований СНиП 2.06.15-85.

3.7. Осушительную сеть необходимо проектировать в сочетании с мероприятиями по организации поверхностного стока и повышению фильтрационной способности грунтов.

3.8. Для перехвата подземных вод, поступающих с прилегающего водосбора, следует

предусматривать устройство ловчих каналов или дрен, линейной системы скважин вертикального дренажа, учащение систематического горизонтального дренажа. Для понижения уровней поземных вод на осушаемом массиве необходимо применять, как правило, закрытую осушительную сеть.

3.9. Тип осушительных систем с самотечным отводом воды или с ее откачкой насосами должен выбираться в зависимости от требований охраны окружающей природной среды и гидрологического режима водоприемника.

3.10. Обвалование осушаемого массива оградительными дамбами (устройство польдеров) необходимо применять:

на приморских, затапливаемых приливом или нагоном волны равнинах;

в поймах рек, подверженных затоплению весенними и летне-осенними паводками на сроки, превышающие допускаемые для данного вида сельскохозяйственного использования земель;

на приозерных низменностях и на затапливаемых территориях, примыкающих к водохранилищам, для ликвидации зон мелководья.

3.11. Осушительные системы без устройства оградительных дамб с откачкой воды насосами следует применять:

на безуклонных территориях, подтапливаемых водами морей, рек, озер, водохранилищ, при осушении замкнутых впадин во избежание строительства глубоких проводящих каналов;

на участках вдоль железных и автомобильных дорог при экономической нецелесообразности переустройства существующих водопропускных сооружений.

3.12. Для осушения сельскохозяйственных земель следует применять горизонтальный дренаж. Вертикальный дренаж допускается применять при осушении территории, сложенной однородными песками, торфяниками любой мощности, супесями и легкими суглинками мощностью до 2 м, которые подстилаются водоносными пластами с проводимостью более 150 м²/сут.

Линейную систему вертикального дренажа для защиты сельскохозяйственных угодий от подтопления фильтрационными водами рек, водохранилищ, озер или для перехвата поступающих на объект подземных вод следует применять при проводимости подстилающих пород не менее 300 м²/сут.

3.13. На осушительных системах с увлажнением за счет повышения уровня подземных вод должно обеспечиваться равномерное по площади увлажнение почвы в допускаемые для сельскохозяйственных культур сроки.

Подпочвенное увлажнение применяется в грунтах с коэффициентом фильтрации более 0, 5 м/сут, при уклонах поверхности до 0, 005 с использованием мелиорируемых земель под полевые севообороты и сенокосы.

3.14. Осушительные системы с увлажнением (орошением) дождеванием допускается проектировать при любой водопроницаемости почв и уклонах поверхности, позволяющих применять дождевальную технику.

3.15. Водозабор из подземных водоносных пластов необходимо предусматривать только для увлажнения дождеванием. При осушении земель вертикальным дренажом в качестве водозаборных следует использовать скважины вертикального дренажа.

Требования сельскохозяйственного производства к осушительным системам.

Условия проходимости тракторных агрегатов и самоходных сельскохозяйственных машин определяется типом почв, степенью ее окультуренности и влажностью (таблица 1).

При влажности выше Wнв торфяник теряет несущую способность верхних слоев почвы.

Несущую способность верхнего слоя торфяной почвы в зависимости от глубины залегания грунтовых вод находят по графику А. И. Голованова (рис. 10).

Требования к конфигурации осушаемых массивов и размещению полей севооборотов: форма осушаемых массивов должна обеспечивать создание севооборотных участков и полей севооборота прямоугольной и трапециидальной формы; отклонения размеров полей в севообороте допускаются не более 10...15%, а в особо сложных условиях - до 20%; границы севооборотных массивов и полей севооборота должны совмещаться с закрытыми коллекторами и открытыми каналами; размеры полей должны обеспечивать производительное использование сельскохозяйственной техники при выполнении технологических операций на полях, длина полей рекомендуется от 800 до 1500 м (меньшая цифра относится к среднемощным тракторам, большая - к мощным); соотношение между сторонами поля 1: 2...1: 3.

Схемой осушения называется расположение и увязка элементов осушительной сети в плане и вертикальной плоскости. Схемы осушительной и осушительно-увлажнительной сети зависят от сельскохозяйственного использования земель, типа водного питания, размеров полей севооборота, рельефа поверхности, условий эффективной работы сельскохозяйственных машин, границ землепользования.

Схемы осушения земель атмосферного ТВП. Метод осушения в этом случае – ускорение поверхностного стока воды с осушаемых полей. Регулирующую сеть устраивают в виде закрытых собирателей, располагаемых поперек движения поверхностного стока под острым углом к горизонталям местности (рисунок 1). Они сокращают длину пробега воды и снижают концентрацию стока по длине, что значительно уменьшает эрозионные процессы на осушаемых землях.

Если к осушаемому объекту примыкает лес, в котором снеготаяние обычно задерживается, то объект от притока вод ограждается нагорными каналами.

Регулирующая сеть впадает в коллекторы под прямым или близким к нему углом. Коллекторы впадают в магистральный канал или в водоприемник.

Для повышения эффективности работы закрытых собирателей (или дренажа) в устойчивых грунтах применяют кротование (рис. 2.). Кротование проводят вдоль склона между закрытыми собирателями. Вода из кротовин поступает в закрытые собиратели. При кротовании расстояние между закрытыми собирателями увеличивают.

Схемы осушения земель грунтового ТВП. При замкнутом бассейне грунтовых вод основной метод осушения - понижение их уровня.

При небольшой ширине осушаемого объекта и отсутствии притока вод со стороны

прилегающих земель достаточно провести один магистральный канал (рис. 3 а).

При этом подтипе водного питания особенно опасна переосушка, так как грунтовые воды формируются за счет атмосферных осадков и в засушливые периоды при усиленном испарении уровень их понизится до такой глубины, при которой прекратится подпитывание почвы влагой.

При значительной ширине осушаемой территории вне зоны осушающего действия магистрального канала устраивают закрытый дренаж (рис. 3 б). Если осушаемый объект является только частью обширной заболоченной территории, то после понижения уровня грунтовых вод на осушаемом объекте с прилегающих земель к нему будут поступать грунтовые воды. Их перехватывают ловчими каналами или дренами. Ввиду малых уклонов местности здесь целесообразно строить короткие дрены и закрытые коллекторы нескольких порядков.

В случае, когда на осушаемый объект поступают грунтовые воды с водосбора, устраивают ловчие каналы или дрены. По понижению массива прокладывают магистральный канал. В неосушенной части территории устраивают закрытый дренаж (рис. 4.).

При использовании осушаемых земель под естественные сенокосы и при предварительном осушении можно использовать открытую систематическую сеть (рисунок 5) или редкие глубокие каналы (рисунок 6).

При поступлении фильтрационных вод из водохранилищ или рек осушаемые объекты ограждают береговым дренажем, при необходимости устраивают ловчий канал (дрену) и систематический закрытый дренаж (рис. 7.).

Схемы осушения земель грунтово-напорного водного питания.

Пьезометрический уровень напорных вод, поступающих с водосбора, понижают с

помощью ловчего канала (дрены), который закладывают в местах наивысших напоров по границе объекта. Дно канала должно врезаться в водоносный пласт на глубину 30... 50 см. При большой глубине верхнего водонепроницаемого слоя применяют вертикальные колодцы, которые входят в водоносный пласт и выходят в ловчий канал или дрену.

Поверхностные воды, поступающие со склона, перехватывают нагорным каналом или совмещенным нагорно-ловчим каналом. С осушаемой территории их отводят закрытой или открытой сетью. Если магистральный и ловчий каналы (дрены) не могут обеспечить необходимое понижение пьезометрического уровня напорных вод, то на осушаемой территории дополнительно проводят глубокие каналы или глубокие дрены. Они выполняют две функции - служат для понижения пьезометрического уровня грунтовых вод и водоприемниками регулирующей сети.

Первая схема осушения включает устройство магистрального и ловчего канала, а также регулирующей сети для ускорения отвода поверхностных вод (рисунок 8).

Вторая схема осушения относится к случаю больших осушаемых территорий, когда ловчий и магистральный каналы не обеспечивают необходимого снижения напорности. В этом случае прокладывают дополнительные глубокие каналы (дрены), которые одновременно используются как коллекторы или магистрали регулирующей отвод поверхностных вод сети. Сеть в этом случае проектируется из следующих элементов: ловчего канала, глубоких дрен и коллекторов или системы закрытой или открытой сети, впадающей в коллекторы или глубокие каналы (дрены).

Схемы осушения земель при намывном водном питании. При намывном делювиальном питании, когда избыточные воды поступают с водосбора, их перехватывают нагорными каналами или дренами с фильтрующей засыпкой. Для отвода поверхностных вод при небольшой ширине осушаемой территории прокладывают также магистральный канал. При большой ширине территории дополнительно проектируют закрытые собиратели или открытую систематическую сеть (рисунок 9).

Чтобы уменьшить поступление поверхностных вод на осушаемый объект, на водосборе следует предусматривать глубокое рыхление и кротование почвы, строительство водоемов и т.п.

При намывном аллювиальном питании, когда заболачивание вызывается продолжительным затоплением пойменных земель, основными гидромелиоративными мероприятиями являются: регулирование рек-водоприемников, устройство защитных затопляемых или незатопляемых дамб, регулирование стока с водосбора водохранилищами на реках и притоках.

При хорошо водопроницаемых грунтах, малом притоке грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора регулирования реки бывает достаточно для осушения пойм. Для борьбы со склоновыми поверхностными или грунтовыми водами устраивают нагорные или нагорно-ловчие каналы. Схема осушения будет состоять из отрегулированного русла и оградительной сети.

При большой ширине пойм, когда этих мероприятий недостаточно, дополнительно применяют также закрытую или открытую осушительную сеть. Фильтрационные воды из рек, озер и водохранилищ на обвалованных территориях перехватывают береговым дренажем, устраиваемым вдоль дамб на осушаемой площади. От притока вод с водосбора массив ограждают нагорными, ловчими или нагорно-ловчими каналами (дренами). При необходимости проектируют закрытую или открытую регулирующую сеть. С обвалованных территорий воду обычно отводят насосной станцией, частично самотеком.

Вопрос 21