Методы и способы осушения. Осушение участка закрытым дренажем

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической  политики и образования

Федеральное государственное  учреждение высшего

профессионального образования

«Мичуринский  государственный аграрный университет»

 

Кафедра земледелия и мелиорации

 

 

Методические  указания

по выполнению лабораторных и практических занятий 

по дисциплине «Мелиорация» на тему:

 «Методы  и способы осушения.

 Осушение  участка закрытым дренажем»

для студентов 3-го курса Плодоовощного института                              им. И.В. Мичурина по специальностям: «Плодоовощеводство и виноградарство», «Хранение и переработка плодов и овощей», «Семеноводство овощных культур», «Селекция и генетика сельскохозяйственных культур», 4-го курса по специальности «Садово-парковое и ландшафтное строительство», 4-го курса агрономического факультета по специальности «Агроэкология», 5-го курса по специальности «Агрономия»  

 

 

Утверждены  методической              

комиссией агрономического 

факультета

протокол № _____4___________ от

« __11___ » ____декабря_____ 2006 г.

 

 

Мичуринск – 2006

Методические  указания составлены: кандидатом с/х  наук, доцентом Ивановой А.М. и кандидатом с/х наук, ст. преподавателем Гостевым О.Н. на основании учебной программы  по мелиорации, разработанной в соответствии с Государственным образовательным стандартом.

 

Рецензенты: доцент кафедры агрохимии и почвоведения 

                      Степанцова Л.В.

 

Рассмотрены на заседании кафедры земледелия и  мелиорации протокол № _4__ от ____20 ноября________ 2006 г.

 

 

                             СОДЕРЖАНИЕ                         стр

1. Режим осушения        -4
2. Понятие о методах и способах осушения    -6
3. Условия осушения участка      -9
4. Цель задания         -10
5. Выбор способа осушения       -10
6. Размещение на плане участка осушительной системы -13
7. Определение глубины закладки дрен    -17
8. Определение глубины закладки коллектора   -20
9. Определение модуля дренажного стока    -21
10. Гидравлический расчет коллектора    -22
11. Определение расстояния между колодцами-                                             регуляторами                                                                   -26
12. Определение максимальной отметки уровня водоприемника         -26

   13. Приложения         -27

ЛИТЕРАТУРА

1. А.А. Черкасов. Мелиорация и сельскохозяйственное водоснабжение. – М., Сельхозгиз, 1958.
2. А.Ф. Тимофеев. Мелиорация сельскохозяйственных земель. – М., «Колос», 1982.
3. В.В. Колпаков, И.П. Сухарев. Сельскохозяйственные мелиорации. – М., «Колос», 1988.
4. Б.С. Маелов, И.В. Минаев, К.В. Губер. Справочник по мелиорации. – М., Росагропромиздат, 1989.
5. Ю.В. Волкова, К.Н. Криулин, Ю.Б. Полетаев. «Мелиорация земель.» Осушение земель. Проектирование и расчет осушительных систем. -Учебное пособие.- Санкт-Петербург. Изд. Политехнического ун-та, 2005.
6. П.А. Волковский, А.А. Розова. Практикум по сельскохозяйственным мелиорациям. – М., «Колос», 1980.

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Средние нормы осушения почвы (Z) под различные с/х культуры в середине вегетационного периода, см      -27
2. Обычные комбинации глубины заложения траншейных            дрен (Н_q) и расстояния между ними (Д)        -28
3. Градиент депрессионной кривой         -28
4. Водоотдача грунта            -29
5. Коэффициент осадки осушенного грунта (β)       -29
6. Величина остаточного напора над дреной (а)       -29
7. Допустимая продолжительность затопления, сут      -30
8. Расчетные данные             -30
9. Подбор диаметра гончарных, керамических и         железобетонных труб            -31
10. Исходные данные для выполнения задания       -32
1. Режим осушения

 

Под режимом  осушения понимают поддерживаемый мелиоративными мероприятиями благоприятный для растений водно-воздушный режим почвы, который характеризуется оптимальной аэрацией и влажностью почвы, нормой осушения, критической глубиной грунтовых вод, допустимой продолжительностью затопления почвы.

 

Оптимальная аэрация почвы определяется свободной порозностью, -разностью между ее пористостью и влажностью. Она составляет 20-40 % пористости почвы, т.е. 20-40 % пор корнеобитаемого слоя почвы должны быть свободны от влаги и заполнены воздухом (меньшие значения – для трав, большие – для корнеплодов). При содержании воздуха в почве менее 15-      20 % газообмен проходит медленно, из-за недостатка кислорода вместо разложения органического вещества происходит его брожение, возрастает кислотность почвы, начинается ее оглеение, что ведет к снижению урожаев.

 

Оптимальная влажность почвы изменяется в пределах от 55 до 85 % ПВ. Большие значения (75-85 %) соответствуют влаголюбивым культурам (травы), меньшие (55-70 %) – овощным и техническим, промежуточные (65-75 %) – зерновым.

При регулируемом осушении влажность почвы целесообразно  не доводить до уровня завядания, а  поддерживать в активном слое в пределах 70-85 % ПВ на легких почвах и торфяниках и 75-90 % - на средних почвах (минимальные  значения – для овощей, максимальные – для культурных сенокосов и пастбищ).

Норме осушения соответствует оптимальная глубина залегания грунтовых вод. Под ней понимают режим уровней грунтовых вод, при котором обеспечивается высокий урожай данной сельскохозяйственной культуры. Вегетационный период по норме осушения делят на периоды: предпосевной (начало обработки почвы), посевной, летне-осенний, конец вегетации растений.

Предпосевные  нормы осушения определяются условиями  проведения механизированных сельскохозяйственных работ. На минеральных почвах они должны быть не менее 30-40 см, на низинном торфянике- 40-50 см для трав и зерновых культур и 50-60 см – для овощных культур. Нормы должны обеспечить необходимую несущую способность почвы для работы машин.

В начале вегетации  растений глубина грунтовых вод должна быть не менее 25-30 см.

Средние нормы  осушения приведены в приложении 1.

Минимальные значения норм осушения – для культур с  мелкой корневой системой и большим  водопотреблением; культур, малотребовательных к аэрации и температуре почвы; почв со слабо выраженными капиллярными свойствами (песчаная и др.), а также для засушливых лет.

Максимальные  значения норм осушения соответствуют  торфяным, минимальные – песчаным и супесчаным почвам; к югу с  увеличением засушливости климата  они уменьшаются.

Для основных районов  развития осушительных мелиораций нормы  осушения во влажные годы на 10-30 см больше, а в засушливые – на 10-30 см меньше норм осушения для средних по естественной увлажненности лет.

 

Критическая глубина залегания грунтовых  вод – глубина, при которой не происходит засоления почвы. Она больше нормы осушения.

 

Допустимую  продолжительность затопления весенними паводковыми водами без ущерба для урожая определяют в зависимости от с/х культур.

Затопление  весной озимых зерновых культур не допускается.

Летом при выпадении  атмосферных осадков не должны образовываться лужи и поверхностный сток. Корнеобитаемый слой освобождают от воды в допустимые сроки (приложение 7).

После выпадения  осадков норму осушения, соответствующую  расчетному периоду, обеспечивают за 4-6 суток, иначе подтопление корневой системы может вызвать снижение (более чем на 20 %) или гибель урожая.

При использовании  земель в севооборотах продолжительность  затопления устанавливают технико-экономическими расчетами.

 

2. Понятие о методах и способах осушения

 

Метод осушения характеризует основной принцип  воздействия на неблагоприятный  водный режим переувлажненных земель с целью преобразования его в  оптимальный для их хозяйственного использования. Он определяет направленность мелиоративных мероприятий.

Способ осушения – способ сбора и отвода избыточных и (или) подземных вод с переувлажненных  земель. Он представляет собой сочетание  технических (инженерных) средств и  агротехнических приемов. Методы и  способы осушения земель приведены  в таблице 1.

Таблица 1

Методы  и способы осушения земель в зависимости 

от  типов водного питания

Природная приуроченность земель	Метод  осушения	Способ  осушения
1	2	3
Атмосферное питание
Плоские равнины  с малыми уклонами и западинами, глины, суглинки с глубоким (более 3-5 м)  залеганием грунтовых вод, верховые  болота	Ускорение поверх-ностного стока	Устройство  открытых каналов (собирателей), искусственных  ложбин, закрытых собирателей, планировка поверхности, агромелиоративные мероприятия (выборочное бороздование, профилирование, грядование и гребневание поверхности, узкозагонная вспашка, вспашка вдоль склона)
	Повыше-ние инфильтрационной способности почв	Кротование  и щелевой дренаж, агромелиоративные  мероприятия (глубокое рыхление, глубокая вспашка, рыхление подпахотного горизонта, кротование, глубокое мульчирование, известкование почвы, обработка химмелиорантами, пескование торфов, мероприятия по уменьшению глубины промерзания и ускорению оттаивания почвы)
1	2	3
Грунтовое питание
Пески, супеси, редко суглинки с неглубоким (0-1,5 м) залеганием  уровней грунтовых вод, низинные  и переходные болота	Понижение уровней  грунтовых вод	Устройство  каналов (осушителей), закрытый материальный дренаж (систематический или выборочный), вертикальный, кротовой и щелевой дренаж, углубление естественных дрен (реки, ручьи), кольматаж поверхности
	Перехват потока грунтовых вод	Устройство  ловчих каналов и дрен, береговой  и вертикальный дренаж
	Уменьшение  притока грунтовых вод	Устройство  антифильтрационных завес, мероприятия по ограничению питания грунтовых вод (борьба с потерями воды в каналах и пр.), биологический дренаж
Грунтово-напорное питание
Нижние части  склонов, притеррасные части пойм, предглинтовые  низменности, низинные болота; уровни напорных превышают уровни болотных вод	Понижение пьезометрических уровней	Глубокий горизонтальный (открытый и закрытый) и вертикальный дренаж, разгрузочные скважины-усилители  горизонтального дренажа
	То же, за пределами  объекта	Устройство  водозаборов подземных вод, мероприятия по ограничению питания напорного водоносного горизонта
Склоновое питание
Нижние части  склонов со слабопроницаемыми почвами (глины, суглинки, развита эрозия)	Перехват склонового стока	Устройство  нагорных каналов и ложбин, перехватывающих  дрен, защитных дамб
	Уменьшение  притока поверхностных вод извне	Комплекс противоэрозионных  мероприятий на склоне (создание прудов, лиманов, лесонасаждений, вспашка зяби и пахота поперек склона,
1	2	3
		лункование  почвы, повышение агротехники и  интенсивности использования земель, оструктуривание почв)
Намывное питание
Современные поймы  рек и озер, приморские низменности  с длительным затоплением весной или летом	Ускорение руслового  стока	Регулирование рек-водоприемников (спрямление, углубление, уширение, расчистка русла)
	Защита от затопления	Обвалование рек, озер; устройство нагорно-ловчих каналов
	Регулирование речного стока за пределами объекта	Устройство  водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн  другой реки, перехват притоков реки (озера) каналом со сбросом воды ниже объекта

 

 

3. Условия осушения участка

 

Участок осокового  торфа (рис. 1), залегающего на среднем  суглинке, осушается для выращивания  овощных культур. Очертание минерального дна болота показано на плане осушаемого участка пунктирными горизонталями.

Атмосферные осадки А = 15 мм/сутки, коэффициент поглощения воды поверхностью торфа μ = 0,6, коэффициент дренажного стока = 0,75, причем торф и суглинок водопроницаемы почти одинаково. Уровень грунтовых вод на глубине 0,3-0,6 м от дневной поверхности. Отметка нормального уровня реки – 65 м.

 

 

4. Цель задания

 

1. Выбрать способ осушения.
2. Разместить на плане осушительную сеть.
3. Определить глубину закладки дрен и коллектора.
4. Рассчитать расстояние между дренами.
5. Определить модуль дренажного стока.
6. Провести гидравлический расчет коллектора.
7. Рассчитать расстояние между колодцами-регуляторами.
8. Определить максимальную отметку уровня в водоприемнике.

 

 

 

5. Выбор способа осушения

 

В зависимости  от причины заболачивания и типа водного питания заболоченных земель и болот могут применяться следующие способы осушения:

- ускорение  стока воды с поверхности почвы  путем устройства открытых каналов;

- понижение  уровня грунтовых вод при помощи  открытых каналов или закрытого  дренажа.

Осушительные  мероприятия должны удовлетворять следующим требованиям:

- не затруднять  использование современных с/х  машин и орудий;

- не создавать  затруднений для своевременного  вывоза с осушаемых земель  полученного урожая;

- создавать  возможно меньшие материальные  и трудовые затраты при поддержании всех сооружений и устройств в порядке.

Открытая осушительная сеть стоит дешевле, но зато эта сеть затрудняет работу с/х машин, приводит к снижению производительности тракторного  парка и удорожает себестоимость  с/х продукции. Потери площади под  каналами, приканавными и поворотными полосами достигает 10 % и более; кроме того, как сами каналы, так и приканавные полосы являются рассадниками сорняков.