Мелиорация сельскохозяйственных земель Мелиорация сельскохозяйственных земель —

Мелиорация сельскохозяйственных земель • Мелиорация сельскохозяйственных земель - это комплекс технических, организационно-хозяйственных и социально-экономических мероприятий, направленных на коренное изменение компонентов природы для повышения потребительской стоимости этих земель. • Цель мелиорации сельскохозяйственных земель заключается в расширенном воспроизводстве плодородия почв, получении оптимального урожая определенных сельскохозяйственных культур при экономном расходовании всех ресурсов, недопущении или компенсации ущерба природным системам и другим землепользователям. • Мелиорация земель осуществляется во всех зонах России в соответствии с природными условиями, характером земель и требованиями возделываемых культур

Обоснование необходимости осушения • Необходимость мелиорации земель следует устанавливать на основании анализа их сельскохозяйственного использования, составляющих водного и солевого балансов корнеобитаемого слоя почв, экономических, социальных и экологических условий. В условиях избыточного увлажнения дефицитным являются содержание в почве воздуха и усвояемой зольной пищи растений, а также температура почвы; поэтому мелиорации здесь должны быть направлены на усиление аэрации и повышение температуры почвы, обеспечение аэробных процессов разложения органического вещества путем устранения избытков воды, поддержания нужного режима влажности и соответствующей системы обработки почвы и удобрений. Осушительные мелиорации на сельскохозяйственных угодьях призваны активно и нормировано регулировать водный режим почв, создавая на них оптимальный водный и связанные с ним воздушный, тепловой и питательный режимы с целью повышения плодородия почв и обеспечения рационального ведения сельского хозяйства. Регулирование этих режимов изменяет физические и химические свойства почв, состав микроорганизмов. Осушительные мелиорации, являясь мощным антропогенным фактором почвообразования, приводят к образованию новых почв.

• Осушительные мелиорации необходимы также для улучшения роста леса, состава древесных пород и создания условий для планомерного ведения лесного хозяйства. Осушение является составной частью работ по добыче торфа; оно применяется при добыче других полезных ископаемых открытым способом (уголь, железная руда и др. ) В ряде случаев осушительные работы необходимы при строительстве промышленных объектов, населенных пунктов, сельскохозяйственных животноводческих комплексов, дорог, аэродромов и др. Осушительные мелиорации должны осуществляться с учетом охраны природы и окружающей среды, наиболее эффективного использования земельных и водных ресурсов, предупреждения образования водной и ветровой эрозии, пожаров на торфяных почвах, закрепления песчаных почв, сохранения и создания водоохранных лесных полос и массивов вдоль рек, крупных каналов, дамб, по берегам водохранилищ и на водосборах. Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного увлажнения, то есть в районах, где атмосферные осадки превышают испарение.

Природные условия, приводящие к переувлажнению и заболачиванию земель. • Переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основные факторы, обусловливающие образование и территориальное размещение болот: температура воздуха и количество атмосферных осадков, климат и геолого-геоморфологические условия местности; климат, рельеф и гидрологический режим местности, климат и геоморфологические условия; климат, геоморфологические и гидрогеологические условия; климат, рельеф, литологическое и геологическое строение, поверхностные и грунтовые воды, растительность и др. Образование и основные свойства заболоченных почв обуславливаются: характером почвообразовательных процессов, происходящих в почве в подзолистый период или в луговую и болотную стадию дернового периода почвообразования; • гидрографическими и гидрогеологическими факторами, вызывающими избытки воды (затопляемые низменности, подтоплении земель, выходы грунтовых вод). Причины переувлажнения земель подразделяются на зональные и местные. • Зональные причины обусловлены климатическими условиями - атмосферные осадки их распределение во времени, испарение и др. Преобладание атмосферных осадков над испарением ведет к переувлажнению земель,

• За пределами гумидной зоны (зоны избыточного увлажнения) наличие переувлажненных земель (около ЗО% всех земель) обусловлено местными причинами: • геолого-структурные особенности, геоморфологические, гидрологические, гидрогеологические и литолого-почвенные условия, растительность, мерзлотные процессы. ^ Геолого-структурные особенности территории определяют рельеф местности, степень его расчленённости, условия питания и разгрузки подземных вод. Тектонические движения, вызывающие опускание поверхности земли, способствуют заболачиванию. ^ Геоморфологические условия - рельеф поверхности, степень естественной дренированности (густота речной сети, глубина вреза русел рек и пр. ), уклоны поверхности земли - определяют степень ее переувлажненности. Наиболее заболочены безуклонные равнины, поймы рек. ^ Гидрологические условия - режим уровней, стока, русловых процессов рек, озер, болот - определяют условия водного питания переувлажненных земель, их затопление и подтопление. ^ Гидрогеологические условия переувлажненных земель определяют степень участия подземных вод в водном питании земель

Рациональное использование водных ресурсов при осушении. • Для комплексного решения водохозяйственных проблем при осушительных мелиорациях необходимо: создавать системы, позволяющие регулировать сток с осушаемых территорий. Для этого осушительные каналы и дрены должны иметь устройства, прекращающие сброс дренажных вод в засушливые периоды вегетации. В ряде случаев осушительная сеть может способствовать ускорению подачи воды в почву; • более эффективно использовать местные водные ресурсы за счет создания водохранилищ и прудов, собирающий дренажный и поверхностный сток для увлажнения, водоснабжения, рыбоводства, здравоохранения и отдыха; • осмотрительно проводить при мелиорации пойменных земель регулирование водоприемников, учитывая, что возможны переосушение территории и уменьшение общей водности речного бассейна; шире применять польдерное осушение, включающее систему защитных дамб, каналов, дрен и насосных станций, предназначенных для откачки воды с обвалованной территории. Точное регулирование уровня грунтовых вод на таких системах предотвращает переосушение и способствует увеличению водности речного бассейна; • создавать мелиоративные системы комплексного регулирования водного, питательного и теплового режимов, позволяющие в 1, 5. . . 2 раза увеличить продуктивность осушаемых земель и повысить эффективность использования оросительной воды; • осуществлять оборотное использование дренажного стока для орошения осушаемых земель и в целях предотвращения загрязнения окружающей среды; снижать отрицательное влияние осушительных систем на прилегающие территории; использовать водохранилища и озера на осушаемых землях для рыбоводства

Осушительная система и ее элементы • Осушительная система (ОС) - природнохозяйственный 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.

Состав осушительной системы • • • осушаемая площадь - объект мелиоративного воздействия, на которой создается и поддерживается необходимый для земледелия режим осушения; осушительная сеть, отводящая избыточные воды с осушаемой площади и состоящая из регулирующей, оградительной и проводящей сети; регулирующая сеть, отводящая избыточные воды с поверхности почвы и из пахотного слоя (открытые и закрытые собиратели) и понижающая грунтовые воды (дрены) для создания оптимального водно-теплового режима почвы; оградительная сеть, защищающая осушаемую площадь от поступления с внешнего водосбора поверхностных (нагорные каналы) или грунтовых (ловчие каналы) вод; проводящая сеть, принимающая воду из регулирующей и оградительной сети и отводящая ее за пределы осушаемой площади; водоприемник, принимающий избыточные воды из проводящей сети и обеспечивающий в ней заданные уровни в расчетные периоды; гидротехнические сооружения, поддерживающие заданный режим работы закрытой и открытой сети; дорожная сеть, обеспечивающая эксплуатационное обслуживание осушительной сети и сооружений на ней и нормальное хозяйственное функционирование осушительной системы; природоохранные сооружения и устройства, служащие для охраны естественного ландшафта, рекреационного и других видов несельскохозяйственного использования земель, видового обогащения сельских ландшафтов; эксплуатационная сеть, обеспечивающая контроль и надзор за работой всех звеньев осушительной системы.

Типизация осушительных систем. Требования сельскохозяйственного производства к осушительным системам. 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.

Типизация осушительных систем. Признаки ОС Типы ОС Закрытая По конструкции осушительной системы Открытая Комбинированная Осушительные По принципу регулирования водного режима почвы По принципу сопряжения с водоприемником Осушительно-увлажнительные Самотечные С машинным водоподъемом Систематического осушения По принципу площадного размещения осушительной сети Выборочного осушения Неводооборотные По принципу водооборота С частично замкнутым водооборотом (водооборотные) Водооборотные Характеристика типов ОС Все элементы осушительной сети выполнены в виде закрытого дренажа или закрытых собирателей Все элементы осушительной системы выполнены в виде открытых каналов Регулирующая и часть проводящей сети (коллекторы) выполнены в виде закрытых элементов, остальная сеть - открытые каналы Осушительная сеть обеспечивает только отвод избыточных вод Осушительная сеть и дополнительные устройства для шлюзования и дождевания обеспечивают отвод воды и подачу ее в почву Вода из осушительной сети в водоприемник поступает самотеком за счет гидравлической энергии потока Вода из осушительной сети в водоприемник отводится с помощью насосов Осушительная сеть размещается равномерно по осушаемой площади Осушительная сеть размещается по осушаемой площади неравномерно (выборочно) с учетом местных проявлений переувлажнения Сток с осушаемой площади полностью сбрасывается в водоприемник Часть стока с осушаемой площади (преимущественно в летний период) аккумулируется с целью последующего использования для увлажнения сельскохозяйственных культур Весь сток с осушаемой площади задерживается в прудах для последующего увлажнения культур на той же площади

Регулирующая сеть по принципу действия подразделяется на: • закрытые дрены ; • открытые осушители, понижающие уровень подземных вод в требуемые сроки; • закрытые и открытые собиратели, отводящие в расчетное время избыточные поверхностные воды. Выбор конструкции регулирующей сети в конкретных природных условиях должен быть обоснован водно-балансовыми расчетами, опытом эксплуатации существующих осушительных систем или специальными исследованиями.

Проектирование регулирующей сети При проектировании регулирующей сети в плане необходимо: • - располагать сеть по возможности под острым углом к горизонталям или гидроизогипсам, что обеспечивает наиболее интенсивный отвод избыточных грунтовых и поверхностных вод; • -принимать длину каналов регулирующей сети при уклонах местности менее 0, 0005 до 700 м, при уклонах более 0, 0005 до 1, 500 м; назначать уклон дна каналов близким к уклону поверхности; устанавливать максимальный уклон дна каналов из условий неразмываемости русла при прохождении расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков, а минимальный уклон равным 0, 0003; • - соблюдать параллельность другу каналов систематической регулирующей сети; сопрягать каналы регулирующей сети с проводящими каналами под углом, близким к 90*, целесообразно впадение каналов регулирующей сети в проводящие каналы с двух сторон; • - совмещать при осушении пойменных земель каналы открытой регулирующей сети с направлением движения паводковых вод;

Регулирующая сеть Закрытая (как и открытая) регулирующая сеть может быть выборочной и систематической. • Выборочной регулирующей сетью называют тогда, когда дрены или закрытые собиратели проложены в отдельных понижениях, осушить которые можно с помощью, как правило, одной - трех дрен (закрытых собирателей). • Систематической регулирующую сеть называют в том случае, когда осушается крупный массив и дрены или закрытые собиратели располагаются на всей площади на определенном (расчетном) расстоянии параллельно другу.

• Регулирующая сеть должна обеспечивать отвод поверхностных вод и понижение уровня подземных вод на осушаемом массиве в следующие расчетные периоды: -от прохождения пика весеннего паводка до начала полевых работ; -от прохождения пика весеннего паводка до начала вегетации трав (для пастбищ и сенокосов); -в период выпадения летне-осенних дождей и уборки урожая.

Оградительная сеть • Оградительная осушительная сеть служит для перехвата избыточных вод, поступающих на осушаемую территорию с прилегающих водосборов, из рек, озер, водохранилищ и морей. • К ней относятся нагорные каналы, ловчие каналы, нагорно-ловчие каналы, береговой дренаж, пограничные каналы и дамбы. • Нагорные каналы перехватывают поверхностные, делювиальные воды, стекающие с водосбора на осушаемую площадь во время снеготаяния, дождей и верховодки. Их проектируют в плане по границе осушаемой территории и водосбора. • Согласно классификации А. Д. Брудастова, можно выделить четыре основных типа нагорных каналов: • Непрерывные , когда каналы располагаются непрерывно вдоль всего склона и непосредственно впадают в магистральный канал или водоприемник; • Прерывистые , служащие как бы продолжением открытых проводящих каналов. Такое расположение нагорных каналов возможно, когда притекающие поверхностные воды не содержат большого количества наносов и не представляют сосредоточенных потоков; • Y - образные каналы устраивают в тех случаях, когда прилегающие склоны имеют большую изрезанность отдельными тальвегами; • Пограничные перехватывающие воду из примыкающих к осушаемому массиву залесенных водосборов. При осушении болот такие каналы располагают по границе залежи торфа.

Ловчие каналы • Ловчие каналы или дрены – разновидность оградительной сети, предназначенной для перехвата и понижения уровня грунтовых и грунтово-напорных вод, притекающих к осушаемой площади со стороны внешнего водосбора. • Обычно их располагают в зоне выклинивания грунтовых вод в виде родников, а при наличии напорных грунтовых вод – вдоль линии наибольших пьезометрических напоров.

Открытая сеть • Открытую регулирующую сеть применяют в основном для осушения естественных сенокосов без использования их под выпас, при содержании в грунтовых водах более 10. . . 14 мг/л закисного железа, для предварительного осушения болот с близким залеганием уровней грунтовых вод с последующим выполнением культуртехнических работ и строительством закрытого дренажа, для осушения низинных болот, подстилаемых на глубине 1, 5… 2, 5 м хорошо водопроницаемыми почвогрунтами с коэффициентами фильтрации более 1 м/сут при уклонах поверхности менее 0, 001, на почвогрунтах с наличием на глубине менее 1 м скальных пород и большого количества камней.

Открытая регулирующая сеть • Проектирование открытой регулирующей сети в плане ведется с учетом следующих основных требований; • - длина каналов должна быть 700 -1500 м. Допускается уменьшение длины при осушении окраин массива; • - сопряжение каналов регулирующей сети с проводящими каналами следует назначать под прямым или близким к нему углом; • - при осушении затапливаемых речных пойм каналы следует располагать по направлению потока паводковых вод.

Проектирование открытой регулирующей сети в вертикальной плоскости необходимо вести с учетом требований: • - уклон дна каналов должен быть не менее 0, 0003 и не более 0, 0005 - для песчаных, 0, 003 - для суглинистых, и 0, 005 - для глинистых грунтов. • - дно регулирующих каналов, впадающих в гидравлически не рассчитываемые каналы (расходом воды до 0, 5 м 3/с), должно быть ниже меженного уровня в принимающем канале на 10 см, либо дно в дно; а гидравлически рассчитываемые каналы сопрягаются горизонт в горизонт. • Проводящую сеть необходимо размещать по наиболее низким отметкам поверхности.

Закрытая сеть • Закрытая регулирующая сеть - обязательный способ осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты, технические культура, сады, ягодники и пастбища (за исключением районов Севера). Различают • дренажную закрытую осушительную сеть, понижающую уровень инфильтрационных, грунтовых и грунтово-напорных вод; • водособирательную, обеспечивающую отвод воды с поверхности поля и из пахотного слоя; • а также сеть кротовых и щелевых дрен.

Виды дренажа По характеру отверстия подземных каналов и их размерам дренаж можно разделить на 2 типа: 1) с отверстиями дрен в виде свободной воздушной полости с креплеными или некреплеными стенками; 2) с отверстиями дрен, заполненными каким-либо грубопористым водопроводящим материалом, таким, как щебень, хворост и другие с последующей засыпкой траншей. По материалу крепления различают дренаж: • гончарный, • деревянный, • каменный, • бетонный , • земляные дрены без крепления называют «кротовыми» .

Устройство дренажной сети • • • Закрытая регулирующая сеть. К основным параметрам закрытой регулирующей сети относятся: расстояния между дренами (закрытыми собирателями), их глубина заложения, уклон, длина и диаметр дренажных труб. Глубину регулирующей сети определяют в зависимости от требуемой нормы осушения с учетом водопроницаемости почвогрунтов по глубине, осадки и сработки торфа, зоны распространения основной массы корней растений. Желательно, чтобы дренажные трубы располагались ниже глубины промерзания почвогрунтов. Глубину дрен и закрытых собирателей следует назначать также с учетом микрорельефа, который не освещается топографической съемкой (обычно в пределах 0, 2 м). Поэтому минимальную глубину закрытой регулирующей сети необходимо принимать в минеральных грунтах 1, 1 м, в торфяниках (после осадки) 1, 3 м. При такой глубине обеспечивается сохранность дренажных труб при прохождении с/х техники и автомобилей, занятых на уборке урожая. Разность в глубинах заложения дрен в устье и истоке должна быть не более 0, 2. . . 0, 3 м. При осушении земель грунтово-напорного водного питания минимальная глубина заложения дрен должна быть 1, 5. . . 1, 8 м. Минимальный внутренний диаметр труб для закрытой регулирующей сети принимают 5 см.

• Уклоны дрен и закрытых собирателей при минимальном уклоне должны быть 0, 003 и более. Допускается увеличивать диаметр дрен на безуклонных равнинах (если невозможно обеспечить минимальный уклон), в условиях грунтовонапорного водного питания при повышенном содержании в грунтовых водах записного железа на осушительных системах с подпочвенным увлажнением. При диаметре дрен и закрытых собирателей 5 см их длина должна быть не более 250 м, а в мелкозернистых вплывающих грунтах, плывунах и илах не более 150 м. При осушении окраин массива длина дрен допускается не менее 50 м. Безуклонный дренаж целесообразно применять при диаметре дрен не менее 10 см. Его основное преимущество - возможность устройства относительно неглубокой проводящей сети при осушении безуклонных и слабоуклонных равнинах. Выбор схемы регулирующей сети (безуклонный дренаж повышенного диаметра или традиционный с уклонами не менее 0, 003 и диаметром 5 см) определяется технико-экономическим расчетом

Устройство дренажной сети • Для закрытого горизонтального дренажа следует применять безнапорные неметаллические трубы, которые должны выдерживать давление грунта, временную нагрузку от сельскохозяйственных машин и быть стойкими к воздействию агрессивной среды. • Минимальный диаметр труб для закрытой регулирующей сети необходимо принимать 50 мм. Уклоны дрен и закрытых собирателей при минимальном диаметре должны быть, как правило, 0, 003 и более.

Кротовой дренаж • Сеть кротовых и щелевых дрен устраивают, как правило, для усиления осушающего действия дренажа и закрытых собирателей. Кротовые и щелевые дрены относятся к беструбчатым конструкциям. • Кротовая дрена представляет цилиндрическую полость в грунте, образованную при протаскивании на глубине 0, 5. . . 0, 8 м специального орудия - дренера. Его диаметр 5. . . 7 см для минеральных грунтов и 12. . . 15 см для торфяных. Расстояние между кротовыми дренами обычно назначают 6. . . 10 м. Их прокладывают под углом 60º. . . 90º по отношению к трубчатому дренажe или открытой сети. • Кротовый дренаж применяют на слабоводопроницаемых кротоустойчивых грунтах при отсутствии камней.

Щелевой дренаж • Щелевые дрены устраивают путем разработки в грунте щелей, обычно треугольной формы, основанием вниз. • Щели нарезают глубиной 0, 8. . . 1 м. Ширина щели понизу около 15 см. • Щелевые дрены рекомендуются при предварительном осушении болот, в том числе с наличием погребенной древесины, при степени разложения торфа менее 45% и мощности торфяной залежи более 1, 2 м. • Щели нарезают, как правило, по перекрестной схеме. • Щели-коллекторы, имеющие выход в открытую сеть, нарезают перпендикулярно осушительным каналам через 100. . . 150 м. Обычно их длина не более 500 м. Параллельно открытой сети нарезают щелевые дрены через 8. . . 10 м,

Глубина заложения ОС и расстояние между дренами • Глубину заложения закрытой и открытой регулирующей сети необходимо определять в зависимости от требуемой нормы осушения с учетом водопроницаемости грунтов по глубине, осадки и сработки торфа. • Минимальную глубину заложения закрытой и открытой регулирующей сети, как правило следует принимать в минеральных грунтах - 1, 1 м, в торфяных - 1, 3 м. • Расстояние между дренами принимают: • для песка-(30 -40)м, супесь-(20 -30)м, торф-(20 -40)м, суглинок средний-(12 -15)м, суглинок легкий-(15 -20)м; между закрытыми собирателями: суглинок тяжелый-(10 -15)м, средний-(14 -20)м, легкий-(16 -25)м; • между закрытыми коллекторами расстояние зависит от схемы расположения регулирующей сети; • расстояние между открытыми коллекторами зависит от длины закрытого коллектора.

Проводящая система • Назначение проводящей системы - принимать из регулирующей и оградительной сети и своевременно отводить с осушаемой площади в водоприемник избыточные поверхностные и грунтовые воды. • При осушении закрытой регулирующей сетью (дрены, закрытые собиратели) обычно применяют закрытую проводящую сеть — коллекторы, которые впадают в открытые проводящие каналы или непосредственно в водоприемник. • Проводящая осушительная сеть наряду с выполнением основной функции (своевременный отвод в водоприемник всех поступающих в нее избыточных вод) должна отвечать требованиям экономической эффективности (минимум строительных и эксплуатационных затрат) и эксплуатационной надежности (обеспечение заданного водного режима осушаемой площади в течение нормативного срока службы) осушительной системы.

Расчет каналов проводящей сети • Расчет каналов проводящей сети и естественных водотоков, являющихся водоприемниками осушительных систем, следует выполнять в зависимости от характера использования сельскохозяйственных земель. Расчетными периодами являются: при использовании осушаемых земель под полевые севообороты с озимыми и многолетние насаждения - весенний и летне-осенний паводки; под овощные и полевые севообороты без озимых - предпосевной период и летне-осенний паводок; под пастбища и сенокосы - летне-осенний паводок; под все виды сельскохозяйственного использования земель - меженный период. Гидравлический расчет каналов следует проводить при расходах воды более 0, 5 м 3/с, а также при меньших расходах, когда уклон канала превышает 0, 0005 для песчаных; 0, 003 для суглинистых и 0, 005 для глинистых грунтов. Гидравлический расчет каналов состоит в определении пропускной способности русла и допустимых на размыв скоростей и уклонов и проводится для следующих створов: устье канала; выше и ниже впадения каждого канала, для которого делают гидравлический расчет; при изменении уклонов (для обоих уклонов); на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более чем на 20 %; при изменении грунтовых условий на трассе канала. Если водосборные площади Fв составляют менее 500 га и при этом расчетный максимальный модуль стока не превышает 2 л/с с 1 гa, то поперечные сечения проводящих каналов допускается принимать конструктивно из условия сопряжения впадающих каналов и характера грунтов. В этом случае ширину по дну обычно принимают 0, 4. . . 0, 6 м, а коэффициент заложения откосов - по таблице, который затем проверяют на устойчивость к фильтрационному давлению

Для расчета каналов необходимы следующие основные данные: • • • Q - расчетный расход (м/с) (устанавливают на основании гидрологических расчетов; I — уклон дна канала (определяют на расчетном участке по продольному профилю канала в соответствии с топографическими и инженерно-геологическими условиями), Н - глубина (м) русла (устанавливают, исходя из характера сельскохозяйственного использования земель и требований сопряжения сети в вертикальной плоскости); m - коэффициент заложения откосов (находят по таблице и по расчету); п - коэффициент шероховатости (принимают по данным изысканий по каналам-аналогам или приближенно по таблицам); физические и физико-механические характеристики грунтов (определяют по данным изысканий трасс каналов, лабораторных и полевых испытаний). Пропускную способность русла проводящих каналов рассчитывают по формулам равномерного движения воды: v=C√RI и Q=w. C√RI где v - средняя скорость потока, м/с; R - гидравлический радиус, м; • • R = w/x; х - смоченный периметр живого сечения, м; I - гидравлический уклон, при равномерном движении жидкости равен уклону дна русла; w - площадь живого сечения, м 2; С -скоростной коэффициент, м 0, 5/с

При гидравлическом расчете канала следует • стремиться проектировать сечение русла гидравлически наивыгоднейшего профиля, который характеризуется максимально возможной средней скоростью v , а, следовательно, и минимальной площадью живого сечения. При трапецеидальном сечении для гидравлически наивыгоднейшего профиля должно соблюдаться следующее соотношение между шириной по дну b и глубиной h: βгн= (b/h)гн= 2(√(1 m 2) - m) При гидравлических расчетах трапецеидальных каналов можно использовать номограммы. Гидравлический расчет закрытого коллектора, как правило, заключается в определении диаметра трубопровода в зависимости от расчетного расхода воды, материала труб коллектора и его уклона, диктуемого рельефом местности при безнапорном и равномерном движении воды. Уклоны коллекторов должны быть не менее 0, 002 при диаметре до 20 см и не менее 0, 0005 при диаметре более 20 см. Расчетный расход в коллекторе определяют по формуле: • • Qкол = q. F, где q - расчетный модуль дренажного стока, л/(с-га); F — площадь водосбора в расчетном сечении, га. Скорость течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и полном заполнении их водой следует принимать не менее 0, 3 м/с. Для коллекторов из керамических и пластмассовых труб во избежание размыва грунта у водоприемных отверстий максимальная скорость воды должна быть не более 1, 5 м/с

Выбор формы русла • Форму русла выбирают в соответствии с грунтовыми условиями, его максимальной глубиной Н, а также расчетным расходом Q. Поперечное сечение открытых коллекторов и магистральных каналов, проложенных в однослойных грунтах с расходом воды в русле Q меньше 10 м 3/с и глубиной Н меньше 2, 5 м, делают, как правило, трапецеидальным. Коэффициент m заложения откосов принимают по таблицам. Поперечные профили русла: А) трапецеидальный; Б) параболический, В) полигональный; Г) комбинированный; Д) параболический с донной вставкой; Е) косинусоидальный.

Закрытая регулирующая сеть • является обязательным способом осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты. • Открытую сеть допускается применять для предварительного осушения массива в период строительства закрытого дренажа; при осушении сенокосов; в случаях, когда расстояние между каналами регулирующей сети не менее 100 м. • Регулирующую сеть следует располагать перпендикулярно основному направлению потока поверхностных вод (поперечная схема). При уклонах местности менее 0, 005 допускается располагать закрытые дрены и открытые осушители вдоль уклона местности (продольная схема).

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

Водоприемники осушительных систем, требования к ним и способы регулирования. • Водоприемниками служат моря, реки, озера, водохранилища, балки, овраги. Их задача – принимать воду с осушаемой территории и обеспечивать бесподпорную работу осушительной сети. При интенсивном сельскохозяйственном использовании земель к водоприемнику предъявляются следующие основные требования: 1. Уровни воды в водоприемнике не должна создавать подпор во впадающих в него осушительных каналах и коллекторах. Поэтому бытовой уровень в водоприемнике, то есть уровень воды, наиболее часто повторяющихся в вегетационный период, должен быть на одном уровне или ниже бытового уровня впадающих в него каналов и на 30. . . 40 см ниже дна устьев впадающих в него закрытых коллекторов. При подпоре поднимается уровень воды во впадающих магистральных каналах, уменьшается их пропускная способность, снижаются скорости, зарастают и заиляются русла и поднимаются уровни грунтовых вод. 2. Водоприемник должен обладать такой пропускной способностью, при которой предпосевные, летнепаводковые расходы проходили бы в нем с уровнями ниже на 20. . . 30 см уровней соответствующих расходов в магистральных каналах. При использовании водоемов в качестве водоприемников уровни воды в них в расчетные периоды не должны подпирать уровней воды в магистральных каналах. З. Расчетные уровни в водоприемнике должны располагаться ниже (на 50. . . 70 см) осушаемой поверхности, чтобы обеспечивались свободный отток с нее воды и понижение уровня грунтовых вод. 4. Максимально допустимая продолжительность весеннего паводкового затопления в зависимости от возделываемых культур не должна превышать 25 сут. 5. Затопление осушаемых земель водами летних паводков, как правило, не должно допускаться

• При неудовлетворительном состоянии реки как водоприемника ее регулируют, то есть проводят мероприятия по понижению уровней воды. Крупные реки, используемые для судоходства, строительства гидроэлектростанций, обычно не регулируют. Регулируют обычно мелкие и средние реки с невыраженным заилившимся, заторфованным руслом, с множеством изгибов в плане, с изменяющимися по длине поперечными сечениями, с малыми скоростями движения воды. Прилегающие к таким рекам земли чаще всего заболочены. Причины неудовлетворительного состояния рек-водоприемников бывают естественные, связанные с природой самой реки, и искусственные, зависящие от деятельности человека. Естественные причины - недостаточные, разные по форме и площади поперечные сечения русла, большая шероховатость русла, множество изгибов, обвалы берегов и заносы русла. Искусственные причины - мельничные плотины и гидротехнические сооружения, гидроэлектростанции, шлюзы, недостаточные размеры мостов и трубопереездов, заколы для рыбной ловли и др

Гидротехнические сооружения предназначены для управления потоком воды при ее удалении с осушаемой территории, поддержания необходимого водно-воздушного режима почв, обеспечения переезда через каналы. На осушительных и осушительно-увлажнительных системах проектируют сооружения на каналах и на закрытой сети. Гидротехнические сооружения на каналах (лотках) следует проектировать в соответствии с настоящим разделом. Сооружения должны обеспечивать: -регулирование водоподачи и уровней, плановое водораспределение (водовыпуски, вододелители, водомерные сооружения, перегораживающие сооружения); -сопряжение бьефов (быстротоки, перепады); -возможность пересечения каналами (лотками) дорог, коллекторов, водотоков, оврагов (трубчатые переезды, дюкеры, акведуки); -регулирование качества воды ( отстойники, песколовки, бассейны-смесители); -недопущение переполнения каналов и лотков, опорожнение трубопроводов (сбросные сооружения); -рыбозащиту. Местоположение, компоновку и тип сооружений следует выбирать в зависимости от их назначения, природных условий района строительства, наличия строительных материалов, условий и способов производства работ и эксплуатации

проектирование сооружений • При проектировании сооружений должны быть обеспечены заданные гидравлические условия как в пределах самого сооружения, так и на примыкающих к нему участках верхнего и нижнего бьефов; Устойчивость и прочность сооружений в целом и отдельных его частей; Фильтрационная прочность грунтов основания; Надежность и удобство в эксплуатации, возможность осмотра и ремонта сооружения; Выполнение требований по охране окружающей природной среды; Высокий уровень индустриализации строительства; Экономное расходование дефицитных строительных материалов; Широкое применение местных строительных материалов. На каналах устраивают регуляторы, переезды, перепады и быстротоки.

Гидротехнические сооружения • На каналах устраивают регуляторы, переезды, перепады и быстротоки. • Регуляторы предназначены для регулирования расходов, поддержания в каналах необходимых уровней воды и накопления ее перед сооружением. Они подразделяются па открытие и закрытые (трубчатые).

• Мосты на осушительных каналах делаются обычно деревянные, балочной системы. Отверстие мостов определяется шириной канала поверху с прибавлением нужного запаса в обе стороны. Ширину моста принимают в зависимости от ширины дороги и достаточной для прохода сельскохозяйственных машин. Высота настила и поддерживающих его прогонов должна быть на 0, 71 м выше самых высоких (весенних) вод в канале, а на сплавных каналах еще на 0, 6 м выше - для свободного прохода леса. На сплавных каналах пролет между сваями должен быть не меньше 6 м. На болотах к мостам делаются въезды - гати. При пересечениях с дорогами небольших осушительных каналов, не работающих полным сечением, возможно вместо мостов устройство труб. Во избежание обхода трубы водой снизу, и с боков, со стороны верхнего входного конца трубы должна быть устроена шпунтовая стенка. ^ Шлюзы на осушительных каналах служат для регулирования уровня воды в каналах, сообразно потребностям осушаемых угодий. Шлюзы строят деревянные, с щитовыми затворами, в один или несколько пролетов, смотря по расходу воды в канале. Дно канала с верховой и низовой сторон шлюза укрепляется камнем, хворостом или дерном, в зависимости от размеров шлюза и расходов воды

Дорожная сеть. • Обеспечение нормального функционирования осушительной системы и эффективного использования осушаемых земель возможно только при наличии хороших дорог. Дорожная сеть - один из основных элементов осушительной системы. • По своему назначению дороги на осушаемых землях делятся на следующие: • межхозяйственные, соединяющие хозяйства с районными центрами, станциями железных дорог, пристанями и т. п. ; внутрихозяйственные, соединяющие центральную усадьбу с межхозяйственными дорогами, отделениями, бригадами, фермами и т. п. и связывающие производственные подразделения между собой; • эксплуатационные, обеспечивающие осмотр, уход и ремонт мелиоративной системы и вывоз сельскохозяйственной продукции; полевые, соединяющие отдельные поля севооборота и угодья с основными эксплуатационными, внутрихозяйственными и межхозяйственными дорогами, служащие для вывоза урожая с полей, развозки удобрений, проезда сельскохозяйственной техники

Лесополосы • На мелиоративных системах следуют предусматривать защитные лесные насаждения. В зависимости от природных условий защитные лесных полосы (лесополосы) надлежит проектировать следующего назначения: полезащитные, водоохранные, почвозащитные, озеленительные. Площадь лесополос вдоль магистральных и распределительных каналов следует устанавливать в зависимости от длины каналов и ширины лесополосы с учётом создания свободного доступа к каналам для очистки и ремонта. Длину лесополосы необходимо принимать не менее 60% длины канала. Площадь для остальных групп лесополос (вдоль дорог, вокруг прудов, у поселков, насосных станций, на неиспользованных в сельском хозяйстве землях н т. д. ) Полезащитные лесные полосы надлежит paсполагать в двух взаимно перпендикулярных направлениях: Продольном (основные) - поперек преобладающих в данной местности ветров (суховейных, вызывающих пыльные бури, метелистых); • Поперечном (вспомогательные) - перпендикулярно продольным

• Расстояние между полезащитными лесополосами необходимо принимать в зависимости от: Типа почв (черноземные, каштановые, сероземные, полупустынные, пустынные) и степени подверженности их эрозии; • • • Расчетной высоты древесных пород Н и дальности их эффективного влияния 30 Н па ветровой режим: Способов и техники полива. При этом расстояние между продольными лесными полосами не должно превышать 800 м, поперечными - 2000 м. , а на песчаных почвах - 1000 м. Продольные полезащитные лесополосы надлежит предусматривать трёх, а поперечных двухрядными. Водоохранные лесные насаждения для защиты магистральных каналов и их ветвей необходимо проектировать трехрядными с одной стороны канала и двухрядными с каждой стороны. Вдоль одной стороны открытых коллекторов следует предусматривать лестные полосы из трех рядов. Вдоль крупных магистральных каналов и коллекторов лесные полосы надлежит принимать из 4 -5 рядов с одной или обеих сторон. При проектировании каналов вне осушаемых земель или по их границе лесные полосы следует создавать с опушкой из кустарников со стороны cтепи. Крайний ряд насаждений вдоль каналов следует размещать на расстоянии, как правило, не менее 3 м от подошвы дамбы или откоса выемки. При высоте дамбы (глубине выемки) более 3 м это расстояние следует увеличить до 4 -5 м.