Закупорка дренажа гидроокисью железа Железо активно мигрирует

Закупорка дренажа гидроокисью железа • Железо активно мигрирует в анаэробных условиях в виде бикарбоната (Fe(НСО 3)2) или в органоминеральной форме и может вызвать закупорку труб, стыков охрой в зонах аэрации. • Окисление закиси железа и переход 2 х-валентного железа в 3 х-валентное происходит под действием железобактерий, биологический оптимум которых приурочен к t 1 -5˚С. Они активно функционируют при р. Н 5, 4 -7, 0 и высоком содержании в воде кислорода. • Биологическое окисление железа наиболее активно идет весной и осенью, а летом (когда в почве много СО 2 и мало О 2) преобладает химическое окисление. • Закупорку гончарных дрен можно ожидать в зонах выклинивания гр. вод с содержанием железа более 6 -12 мг/л. Закупорка пластмассовых дрен начинается при меньших концентрациях (3 -5 мг/л).

1. 2. 3. 4. 5. 6. Профилактические приемы: Придание дренажным линиям уклона, обеспечивающего непрерывный вынос из труб гидрата окиси железа (0, 005 -0, 007). Обкладка дрен известью, которая создает трудно форсируемый этим элементом порог р. Н 7, 6 -8, 2. Для этого необходимо внесение 1, 5 -2 кг извести на 1 м дренажа при концентрации железа в гр. водах более 12 -15 мг/л. Добавление в дренажные воды ионов меди, подавляющих жизнедеятельность железобактерий. Подтопление устьевой части дрен для ослабления свободной циркуляции воздуха и окисления закиси железа. Кротование осушаемых земель. Применение дренажных труб крупного диаметра (7, 510 см) и перехват открытыми ловчими каналами сильноминерализованных гр. вод.

Промывка заохренных и заиленных дрен Применяют дренопромывные аппараты, осуществляющие промывку дрен водой под напором. Шланги имеют диаметр 20 мм, на концах их закреплены промывные заостренные наконечники. Под действием реактивной силы наконечник продвигается вперед в отверстие трубы и затягивает шланг. Промывка идет под высоким давлением – 5 кг в секунду на 1 см 2. За 1 прием можно очистить отрезок дрены длиной 100 -200 м. Если плотно сцементированный оксид железа не разрушается при промывках, то вместо воды используют разбавленную серную кислоту, однако, это оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Вертикальный дренаж Обеспечивает понижение уровня гр. вод путем их механической откачки из скважин. Система вертикального дренажа – сложное сооружение, состоящее из водозабора и наземного комплекса. Водозабор – это система глубоких скважин, оборудованных фильтрами. В состав наземного комплекса входят: - энергетическое хозяйство; - средства автоматики и связи; - водоприемные сооружения; - водоотводящая сеть; - эксплуатационные дороги. Впервые был применен в 1919 -1920 г. г. в США для дренажа орошаемых земель штата Аризона. Система состояла из 159 скважин и обслуживала 21 тыс. га.

1. 2. 3. 4. 1. 2. Достоинства вертикального дренажа: Позволяет активно регулировать уровень грунтовых вод. Занимает небольшую площадь. Не препятствует механизации с/х-ных работ. Позволяет использовать неминерализованные гр. воды для орошения. Недостатки: Высокие эксплуатационные затраты. Потребность в электроэнергии и качественных фильтрах. Вертикальный дренаж имеет ограниченное распространение.

Мероприятия по регулированию стока 1. Гидротехнические и агромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока. 2. Агромелиоративные мероприятия по ускорению внутрипочвенного стока.

• Для ускорения поверхностного стока кроме открытого и закрытого дренажа применяют такие гидротехнические мероприятия как шлюкеры, ложбины, траншейные фильтры. • Шлюкер – это поглощающий колодец, который устраивают в понижениях (мульдах). Он представляет собой каменный или гравийный фильтр, предназначенный для удаления поверхностных вод, скапливающихся в замкнутых понижениях. Шлюкер подключают дреной к коллектору. • Ложбина – это распластанный канал, пологие откосы которого засевают возделываемой культурой. Ложбина используется для вывода воды по поверхности почвы из замкнутых понижений в открытый канал. Если ложбины соединяют несколько западин, то это мероприятие называют «раскрытием западин» .

• Траншейный фильтр – предназначен для создания гидравлической связи между поверхностными горизонтами почвенного профиля и дренажной линией. Траншейные фильтры изготавливают из различных хорошо фильтрующих материалов – щебня, гравия, керамзита. Этим материалом дренажная траншея или дренажная щель заполняется до подошвы пахотного горизонта.

• Агромелиоративные мероприятия по ускорению и перераспределению поверхностного стока: - планировка поверхности, - профилирование, - гребневание и грядование, - узкозагонная пахота, - квали. • Планировка поверхности - это ее выравнивание. Выполняется на ограниченных территориях и тщательно контролируется в процессе производства работ. • Профилирование поверхности заключается в придании ей направленного уклона.

• Гребневание и грядование – это способы локального дренажа поверхностных горизонтов и увеличения их испаряющей поверхности. • Узкозагонная пахота (вспашка всвал) – при такой пахоте формируются широкие гряды и разъемные борозды между ними. По бороздам поверхностные воды при наличии необходимого уклона можно отвести за пределы осушаемого поля. • Квали (грузинский термин) – это выпуклые гряды высотой 60 -80 см, между которыми устраиваются разъемные борозды или мелкие каналы. Ширина квалей от 12 -14 м до 20 -28 м, длина – 200 -300 м. Используются во влажной субтропической зоне при выращивании многолетних культур (чая, цитрусовых) или однолетних трав, кукурузы. Квали отводят большую массу осадков в период выпадения ливневых дождей.

• Агромелиоративные мероприятия по ускорению внутрипочвенного стока: - кротование, - глубокое мелиоративное рыхление, - чизелевание. • Кротование – перераспределяет избыточную влагу с поверхности во внутрипочвенные слои профиля. Кротование выполняют в суглинистых и глинистых почвах при близком залегании к поверхности плотных плохо водопроницаемых горизонтов (почвы с элювиальноиллювиальной дифференциацией профиля: болотноподзолистые, дерново-подзолистые, дерново-глеевые). Земляную полость устраивают ежегодно или 1 раз в 2 -3 года одновременно с пахотой. Кротовины копируют уклон поверхности земли. Их закладывают на глубину 0, 4 -0, 6 м.

• Глубокое мелиоративное рыхление – улучшает агрегатный состав и водопроницаемость суглинистых и глинистых почв в верхнем слое мощностью 0, 6 м, разрушает в легких почвах плотные железистые или карбонатные прослойки в тоще почвы до 0, 9 м. Это мероприятие выполняют в почвах с коэффициентом фильтрации менее 0, 3 м/сут. Структуру почвы на тяжелых кислых почвах улучшают с помощью следующих мероприятий: 1. Механическое рыхление, 2. Известкование (для коагуляции глинистых частиц), 3. Биологическое агрегирование путем внесения перегноя на фоне минеральных удобрений. На тяжелых карбонатных почвах используют те же мероприятия, кроме известкования. Применяют: сплошное рыхление, сплошное рыхление-кротование, полосное рыхление.

• Чизелевание – это мероприятие направлено на разрушение уплотненных водоупорных подпахотных горизонтов до глубины 40 -45 см и увеличение внутрипочвенного стока. Осуществляется специальными чизельными плугами.

Освоение и охрана торфяных почв 1. Влияние осушения на почву 2. Освоение и использование торфяных почв 3. Рекультивация плодородия почв на выработанных торфяных месторождениях.

Влияние осушения на почву Осушение изменяет водно-воздушный режим почв: снижает содержание влаги и увеличивает аэрацию. Минеральные и торфяные почвы изменяются при осушении по-разному. При осушении рыхлых малоразложившихся торфяников происходит следующее: 1. Понижается водопроницаемость и коэффициент фильтрации. 2. Усиливается минерализация органического вещества. 3. Происходит разложение торфа. 4. Происходит уплотнение и осадка осушенного слоя. 5. Понижается порозность осушенного слоя.

• 1. 2. 3. 4. При осушении минеральных почв наблюдаются другие изменения: Остуктуриваются иловатые глеевые горизонты. Улучшается аэрация. Увеличивается порозность и водопроницаемость. Благодаря гидрофобизации (обезвоживанию) почвенных коллоидов, снижается способность почвы к набуханию, почва уменьшается в объеме, образуются трещины, которые также способствуют её оструктуриванию и увеличению порозности.

• Осушение меняет тепловые свойства почвы. Осушенная почва днем теплее, а ночью холоднее, чем неосушенная. * На осушенных почвах повышается опасность заморозков, зимнее промерзание глубже, однако весеннее оттаивание происходит быстрее. *Улучшается микробиологический режим почв.

• Заболоченные почвы и торфяники после осушения уменьшаются в объеме, т. е. дают осадку. • Причины осадки: 1. Понижение гидратации, коагуляция коллоидов. 2. Удаление воды из пор. 3. Минерализация органического вещества. Осадка тем больше, чем больше слой торфа, чем выше степень его осушения и рыхлее осушаемая масса торфа. Величина осадки в торфах достигает 10 -30%, в минеральных почвах – 5 -15%. Осадка торфа сопровождается его консолидацией (уплотнением).

• При использовании осушенного торфяника в качестве пахотных угодий происходит дальнейшее понижение поверхности болота вследствие окисления и биохимического разложения торфа со скоростью 1 -2 см/год. В условиях субтропического и тропического климата скорость биохимического разложения торфа еще выше и составляет 512 см/год.

Освоение и использование торфяных почв В таежно-лесной и лесостепной зонах особенно опасным является применение самотечного (нерегулируемого глубокого) осушения (с полным отрывом от гр. вод) и использование дренированных торфяных почв для размещения пропашных культур. При этом: 1. Разложение торфа протекает очень интенсивно – до 2 -3 см/год, поэтому метровая толща торфа может быть сработана до минерального дна менее чем за 40 -50 лет. 2. Культура пропашных на торфяниках при самотечном осушении сопровождается ветровой эрозией и поверхностными пожарами. 3. На поверхность выходят сильно оглеенные породы и известковые образования, плохо поддающиеся окультуриванию. 4. Биохимически активная зона смещается вглубь профиля (в слои с благоприятной влажностью для микрофлоры) – это глубина 70 -80 см, т. е. глубже ризосферы. Поэтому продукты разложения торфа (в т. ч. нитраты) не перехватываются корнями растений и выносятся в грунтовый поток, вызывая его загрязнение. Таким образом, глубокое осушение низинных болот, направленное на полный отрыв капиллярной каймы, недопустимо.

Способы мелиорации торфяных почв 1. Феновая культура болот – связана с использованием торфа на топливо. После разработки торфяника на топливо поверхностные слои торфа и нижние минеральные горизонты перепахиваются, в результате чего создается плодородный пахотный горизонт. 2. Голландский метод – применялся в Голландии на болотах, где осушительные каналы подходили близко к крупным городам. По каналам торф вывозили как топливо в город, а из города на болота транспортировали городские отходы для удобрения органических почв. 3. Насыпной, или римпауский, способ – на поверхность осушенного болота насыпают слой минерального грунта (песка) толщиной 10 -15 см. Его смешивают с торфом и обрабатывают, не затрагивая подстилающего торфяника. 4. Черный, или обыкновенный, способ – выращивание культур ведется на хорошо обработанном, удобренном торфянике при отрегулированном водно-воздушном режиме. Эффективно внесение песка или глины (200 -400 т/га) для увеличения зольности.

1. 2. 3. 4. 5. Направления рекультивации выработанных торфяных месторождений Сельскохозяйственное – выработанные месторождения торфа используются для создания пашни, лугов, пастбищ, многолетних насаждений. Лесохозяйственное – устраиваются лесопосадки почвозащитные, санитарнозащитные, водоохранные и т. д. Водохозяйственное – создаются водоемы различного назначения (водохранилища, пруды для разведения рыбы, дичи и т. д. ). Рекреационное – устраивают парки, спортивные бассейны, пляжи. Архитектурно-планировочное – проводят лесонасаждения, посевы луговых трав (газоны), обводнение пониженных участков и др.

• Работы по рекультивации определяются способом добычи торфа. • Если торфяник выработан способом «гидроторфа» (гидромеханическое разрушение торфяной залежи струей воды, подаваемой на поверхность под напором с помощью насосов), то на его месте возникает озеро. Здесь можно возделывать рис, разводить рыбу и водоплавающую птицу. • Для рекультивации плодородия выработанных торфяников важным является сохранение слоя торфа мощностью не менее 70 см. • Мощные торфяные почвы (горизонт Т более 1, 5 м) можно использовать для размещения на них травопольных севооборотов. • Торфяные почвы с небольшой мощностью торфа (менее 1, 5 м) используют в качестве культурных сенокосов. Распахивать их не рекомендуется.

• Месторождения торфа, испытывающие переувлажнение, в ходе рекультивации необходимо дренировать. • После устройства дренажа проводятся культуртехнические мелиорации (устранение выемок, удаление кустарника, малоценного леса и др. ) • Обязательно проводится планировка поверхности осушенного торфяного месторождения. • Особое внимание при рекультивации уделяется системе удобрений. • На торфяных почвах с р. Н 5 и ниже перед внесением удобрений проводят известкование и обогащение минеральными компонентами (песком, супесью). • Вносятся органические удобрения (навоз) и минеральные. Применяется запашка соломы. • После рекультивации на нейтральных почвах выращивают капусту, морковь, кормовые бобы, горох, картофель, травы. • На кислых торфах первые 6 лет выращивают овес, злаковые травы, картофель, а затем по мере окультуривания – овощные и бобовые травы.

Дренаж заболоченных почв при ландшафтном строительстве 1. Осушение и окультуривание почв для сада. 2. Дренаж парков и лесопитомников. 3. Дренаж в оползневых районах. 4. Дренаж площадок для игр и спорта.

• Не все заболоченные почвы могут быть использованы для размещения на них садов. Яблоневые деревья имеют глубокую корневую систему (2 -3 м) и очень чувствительны к оглеению. Оглеение на глубине 1, 5 м делает почву непригодной для яблоневого сада. Для сливы, вишни, крыжовника слабое оглеение допустимо на глубине не выше 1, 5 м; для черной смородины и малины – не выше 1 м от дневной поверхности.

• Важным для сада является режим гр. вод: - опасно затопление корней в летний период, когда в застойной воде резко снижается содержание кислорода, - ранней весной (до распускания почек) и поздней осенью (после завершения вегетации) подъем грунтовых вод не опасен. • После посадки плодовых деревьев уровень гр. вод должен находиться на глубине 1, 5 -2 м. В дальнейшем его надо поддерживать: - для плодовых семечковых деревьев - не выше 2 м, - для крыжовника – 1, 5 м, - для земляники – 0, 6 -0, 7 м.

• Садовые культуры определяют глубину дренажной системы: в яблоневых садах дренаж закладывается на глубину не менее 1, 2 -1, 5 м. Особенности осушения садов: – корни деревьев распространяются на большую глубину и могут проникать в дренажные линии, вызывая закупорку дрен, поэтому необходимы специальные мероприятия, исключающие это явление (например, обкладка дрен серным колчеданом), -садовые культуры высаживают рядами, которые и определяют конфигурацию дренажных линий.

Мероприятия, проводимые перед закладкой сада: 1. Расчистить территорию от кустарника. 2. Удалить камни, засыпать ямы. 3. Срезать кочки, выкорчевать пни. 4. Провести планировку поверхности. 5. Повысить общее плодородие почвы. 6. Выполнить мероприятия по защите деревьев от ветрового воздействия (устраивают окружные садозащитные лесные полосы и ветроломные линии по границам кварталов из различных древесных пород). Для садов рекомендуется пластмассовый или гончарный дренаж с траншейной укладкой. Срок действия дренажа 50 лет, диаметр пластмассовых труб 50 или 63 мм.

• При создании парка важен правильный подбор древесных растений, которые выполняют следующие функции: 1. Защищают территорию от водной и ветровой эрозии, от пыли. 2. Повышают биоразнообразие. 3. Скрывают дефекты ландшафта, украшают и подчеркивают его привлекательные особенности. 4. Повышают комфортабельность местообитания человека. Древесные растения по-разному реагируют на переувлажнение.

Приурочена к легким кислым почвам на песках (бурые, дерново-подзолистые, подзолистые почвы). Лучше произрастает на почвах средних и нижних частей склонов со слабыми признаками гидроморфизма (на глубокооглеенных и глееватых). На сухих автоморфных почвах продуктивность ее снижается, а на более заболоченных (глеевых) она выпадает или замещается угнетенными формами. Сосна

Хорошо развивается на неоглеенных и глубоко оглеенных суглинистых и глинистых почвах. При усилении оглеения на тяжелых почвах продуктивность снижается. Однако на легких заболоченных почвах (глееватых и глеевых) ель отличается высоким бонитетом. При сильном заболачивании угнетается и гибнет. Ель

Липа, дуб, ясень, вяз, клен, акация, рябина, каштан растут на автоморфных суглинистых и глинистых дренированных почвах. Дуб, липа и ясень предпочитают слабокарбонатные серые лесные почвы. Липа Дуб Ясень Клен Вяз Акация

Береза бородавчатая обладает широким диапазоном приспособляемости. Хорошо развивается на дерново-подзолистых и серых лесных легко- и среднесуглинистых почвах. Береза приземистая выдерживает определенное заболачивание. В угнетенной форме развивается на глееватых почвах. Береза

Ирга и рябина успешно вегетируют на легких естественно дренированных почвах. Тополь, осина, ветла лучше развиваются на хорошо дренированных неоглеенных почвах. Переносят начальные стадии оглеения. ирга осина рябина ветла тополь

Ольха черная (липкая) наиболее устойчива к заболачиванию. Ольха серая приурочена к влажным местообитаниям со слабооглеенными почвами. Разные виды ив переносят интенсивное переувлажнение. Лоза (корзиночная ива) распространена на песчаных почвах с хорошей аэрацией верхних горизонтов и неглубоким залеганием гр. вод (0, 7 -1, 2 м). ольха черная ива корзиночная ольха серая

• При осушении парков и лесопитомников проектируют расположение дрен-осушителей таким образом, чтобы корни деревьев и кустарников не нарушали их работу. • Коллекторы, которые проходят параллельно рядам деревьев, должны находиться на расстоянии от них не менее 20 м. Глубина закладки дрен 1, 2 м и более. • Чтобы корни не проникали в дрены, вокруг них засыпают шлак, содержащий серный колчедан. • При укладке дренажа не рекомендуется повреждать верхний горизонт почвы, чтобы не снижать плодородие.

Дренаж в оползневых районах Мероприятия, предупреждающие сползание почвогрунтов (по А. Н. Костякову): 1. Изолирование оползневого массива от притока к нему подземных и поверхностных вод с вышележащих площадей с помощью нагорных и ловчих каналов. 2. Осушение поверхности соприкасания (скольжения) отдельных слоев почвогрунта, что приводит к увеличению коэффициента трения.

3. Понижение влажности грунта, сползание которого необходимо предупредить. При этом уменьшается вес сползающей массы и сила, влекущая этот массив вниз. 4. Обеспечение устойчивости основания сползающего массива путем создания деревянных или железобетонных постоянных опор.

Дренаж площадок для игр и спорта Поверхностные и гр. воды на этих площадках должны стекать так быстро, чтобы обеспечить непрерывное их использование. Для этого рассчитывают диаметр коллекторов и расстояние между дренами, исходя из ожидаемых нагрузок стока, но на 25 -50% выше, чем в обычных условиях.

Глубина дренажа 0, 9 -1, 1 м. Важно тщательно засыпать траншеи (для предотвращения травматизма). Дренажные траншеи должны заполняться фильтрующим слоем на высоту до дренирующей выстилки основания площадки, что обеспечит быстрый сток поверхностных вод.

• Спортивное поле обычно осушают систематически сквозными дренами с уклоном в обе стороны (коллекторы также с обеих сторон). Расстояние между дренами 5 -12 м, глубина дренажа 0, 7 -1 м. • Подключают дрены к коллектору за пределами спортивного поля. 1 1 2 Схема дренажа на спортивном поле: 1 – дрены, 2 – коллекторы. 1 1 2