2курс лекции. Мелиорация земель
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
Колодцы на дренажной сети по назначению делят на пять типов: 1) соединительные – устраивают в узлах соединения нескольких коллекторов или в местах резких поворотов их в плане; 2) регуляторы – применяют на осушительно-увлажнительных системах для создания под- пора воды в коллекторах с помощью задвижек; проектируют обычно в низовьях коллекторов; 3) поглотители – используют для приема поверхностных вод из замкнутых и бессточных понижений, а также из открытых нагорно-ловчих каналов и перевода их в закрытые коллекторы; 4) осадочные – применяют для осаждения взвешенных наносов из дренажных вод, проек- тируют в местах резкого уменьшения по течению уклонов коллекторов и скоростей движения во- ды в них; 5) перепады – устраивают на участках с большими уклонами поверхности земли для уменьшения уклонов коллекторов и сопряжения дренажных линий на различных уровнях. По конструкции колодцы могут быть открытыми или закрытыми. Чаще проектируют от- крытые колодцы, крышка которых возвышается над землей не менее чем на 0,3 м; такие колодцы легко открывать и прочищать. В закрытых колодцах крышка заглубляется не менее чем на 0,7-0,8 м от поверхности земли с тем чтобы они не препятствовали глубокому рыхлению почвы. Эксплуа- тация таких колодцев сложнее, и они реже применяются. На участках, содержащих в почвенно- грунтовых водах закисное железо, во избежание окисления последнего и отложения охры, следует устраивать закрытые колодцы. Дно колодца заглубляют на 0,4 м (ниже подключения дренажных коллекторов). Поэтому колодцы всех типов выполняют и функции отстойников. Сооружения на открытых каналах и закрытых коллекторах размещают по возможности на прочном основании, при наличии слабого основания (плывунов, илов, торфов и сапропеля) преду- сматривают песчаные подушки или разгрузочные плиты. 9.3. Водоприемники осушительных систем Водоприемники на осушительных системах – это реки, озера, балки, реже моря, водохранили- ща или подземные хорошо проницаемые слои грунта, способные отвести избыточные воды с осу- шаемой территории. Основные требования к водоприемнику заключаются в следующем: уровни воды не должны создавать подпора и подтопления впадающих каналов; водоприемник должен иметь пропускную способность, обеспечивающую своевременный от- вод избыточных вод с осушаемой территории в критические периоды; при пропуске паводков нельзя допускать отложения крупных пылеватых и песчаных нано- сов, для чего водоприемник должен иметь соответствующие скорости и уровни воды; водоприемник должен иметь устойчивое русло и прочные берега. Основные причины неудовлетворительной работы рек-водоприемников: извилистость рек и связанное с этим уменьшение уклона, зарастание русла и засорение его наносами и другими пред- метами, недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружения- ми, высокое расположение относительно осушаемой территории. Если водоприемник не обеспечивает отвод вод с осушаемой территории, то его регулируют: 1) понижают уровень воды путем увеличения пропускной способности водоприемника, устройства сбросных сооружений; 2) регулируют паводковый режим, устраивая водохранилища, перераспределяющие сток во времени; выправляют русло. В случае нецелесообразности регулирования водоприемника по технико-экономическим пока- зателям применяют осушение с механическим водоподъемом. Основные виды работ по регулированию водоприемника: 1. Спрямление русла - уменьшает его общую длину и шероховатость, увеличивает уклон и ско- рость течения, понижает уровень воды (рис. 9.12). Русло спрямляют на участках реки с недоста- точным уклоном и скоростями течения, при которых оно зарастает и заиляется. 40 Рис. 9.12. Схема спрямления русла реки 2. Расчистка и углубление водоприемника - понижает уровни воды в реке и ликвидирует под- поры впадающей осушительной сети. Расчистка русла увеличивает его пропускную способность. 3. Выправительные работы - для придания руслу правильной формы, создания и поддержа- ниия одинаковой ширины его, что достигается выравниванием ширины русла устройством полу- запруд или траверсов. Их сооружают под углом 110...120° по направлению течения воды. Длина определяется шириной русла, высота – отметкой летнего уровня воды в реке. Расстояния между полузапрудами обычно принимают в пределах трех-четырех их длин. Скорость течения воды между полузапрудами уменьшается, усиливается осаждение наносов. Ширина русла в таких ме- стах уменьшается, скорости движения воды в реке выравниваются. Проектирование продольного профиля рек-водоприемников ведут по уровням воды. Продоль- ные уклоны определяют допустимыми скоростями движения воды на размыв.При выправитель- ных работах уклон не менее 0,00015. Максимальные паводковые расходы рек определяют на ос- новании материалов гидрометрических наблюдений или гидрологическими расчетами. 9.4. Дороги на осушаемой территории Нормальное функционирование осушительной системы и эффективное использование осуша- емых земель возможны только при наличии дорог. Их следует прокладывать сразу после оконча- ния работ по регулированию водоприемника и строительства открытых проводящих каналов. По назначению дороги делятся на следующие: межхозяйственные - соединяющие хозяйства с центрами, станциями железных дорог и т. п.; внутрихозяйственные - соединяющие центральную усадьбу с межхозяйственными дорогами, отделениями и т. п.; эксплуатационные - обеспечивающие осмотр, уход и ремонт системы и вывоз продукции; полевые - соединяющие поля севооборота с основными эксплуатационными, внутрихозяй- ственными и межхозяйственными дорогами, предназначены для вывоза урожая, развозки удобре- ний, проезда сельскохозяйственной техники. Расположение дорог должно быть увязано с расположением осушительной сети, а их протя- женность – по возможности минимальной. На территории, осушенной открытыми каналами, доро- ги проводят вдоль крупных каналов, а также на каждом участке между каналами. Если дорога проходит вдоль проводящего канала, ее трассу осушают двумя параллельными каналами, нареза- емыми с обеих ее сторон, глубиной 1-1,2 м. Ширину дорог принимают не менее 7 м, чтобы обес- печить проезд сельскохозяйственных машин и агрегатов. Полотна крупных дорог укрепляют гра- вием, щебнем и др. 10 ИСТОЧНИКИ ВОДЫ. МЕСТНЫЙ СТОК 10.1 Требования к источникам воды Источниками воды могут быть реки, местный поверхностный сток, подземные, сточные, дренажно-сбросные и морские воды. По запасам пресной воды водные ресурсы страны распределяются: реки – 4383 км 3 ; озера – 23,2 тыс. м 3 ; ледники – 20,5 тыс. км 3 К водоисточникам предъявляют требования: вода должна быть пригодна для орошения, 41 при обводнении - обеспечивать бытовые и хозяйственные нужды; запасы и расход ее в водоисточнике должны полностью удовлетворять нуждам водопотреби- теля. Пригодность воды для орошения определяется взаимодействием различных факторов. Важнейшие из них следующие: общее содержание солей в воде; химический состав воды; механи- ческий состав и водно-физические свойства почвы, содержание и состав солей в почве; дрениро- ванность территории. Для большинства сельскохозяйственных растений безвредна вода с минера- лизацией до 1 г/л. Источник орошения должен обеспечивать потребность в воде в течение всего поливного сезона. Если в отдельные периоды водоисточник имеет меньший расход, чем требуется для поли- ва, то его режим следует согласовать с режимом орошения путем регулирования, приспособления режима орошения культур к режиму водоисточника, одновременного регулирования водоисточ- ника и изменением режима работы оросительной системы. Оросительная способность (площадь) водоисточника (F): F=W / Mcp, га где: W – объем воды, забираемой для орошения, м 3 ; – к. п. д. оросительной системы; Мcp – средневзвешенная оросительная норма. М ср. = (М 1 α 1 + М 2 α 2 + …М n α n )/ 100 где: M 1 , М 2 ,…Мп – оросительные нормы брутто отдельных культур, входящих в севообо- рот, м 3 /га; 1 , 2 ,…n – содержание культур в севообороте, %. 10.2 Классификация источников воды Реки. Основные источники орошения и обводнения – реки. Россия по количеству рек и суммарному их стоку занимает первое место в мире. Однако распределение речного стока на тер- ритории страны неравномерно. На районы, где наиболее развиты водопотребляющие отрасли народного хозяйства и проживает большая часть населения, приходится лишь 14% речного стока В зависимости от условий формирования водного режима, рельефных условий водосбора реки делят на равнинные и горные. Равнинные реки имеют малые уклоны и занимают более низкое положение по отношению к окружающей территории. Орошение из равнинной реки обычно производится с помощью насос- ных станций или устройства плотины. Воды равнинных рек пресные, содержат мало наносов, пи- таются за счет грунтовых вод и осадков. Наибольший расход проходит по ним весной в период таяния снегов, когда потребность в орошении незначительна. Использовать эти паводковые воды можно путем устройства водохранилищ, вода из которых в летнее время используется для ороше- ния и обводнения. Разновидность равнинных – степные реки. Источником питания для них служат в основ- ном зимние атмосферные осадки. Максимальные расходы в степных реках наблюдаются весной, сокращаясь до нуля в летний период. Для использования их стока необходимо сооружать водо- хранилища. Горные реки имеют большие уклоны, содержат значительное количество наносов (до 4 г/л), питаются за счет снегов и ледников, поэтому основной паводок на них бывает в самое жаркое время года – летом, что позволяет наиболее полно использовать их на орошение без строительства водохранилищ. Местный сток - сток талых и ливневых вод временных водотоков или овражно-балочной сети. Это огромный резерв пресной воды, который можно использовать для орошения. Его соби- рают в прудах и водохранилищах, устраиваемых в глубоких балках (плотинами перегораживают малые реки, ручьи и т. д.). В Центральном Черноземье водами местного стока орошают около 400 тыс. га. Улучшение водного режима земель лесостепных и стенных районов связано не только со строительством прудов и водоемов, но и с проведением агромелиоративных мероприятий по за- держанию и использованию вод местного стока. 42 Подземные воды. Для их использования не надо строить водохранилища, обводнительные каналы и водоочистные сооружения, так как они не содержат примеси. Скважины для их забора можно закладывать непосредственно на территории орошаемого участка. Подземные воды подразделяются на: верховодку, грунтовые, артезианские. Верховодка – временный водоносный горизонт, образующийся на линзах и прослойках слабопроницаемых пород при просачивании атмосферных осадков, поверхностных и поливных вод. Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом или слабо- проницаемом водоупоре. Артезианские воды залегают в водопроницаемых грунтах, заключенных между водонепро- ницаемыми слоями и находятся под напором. В артезианских скважинах уровень воды поднима- ется выше поверхности земли. Встречаются они чаще всего в предгорных районах и в пределах равнинных впадин. Обычно эти воды слабо минерализованы и имеют дебит 25-100 л/с и более. Качество подземных вод оценивают по их физическим свойствам (температура, прозрач- ность, вкус, запах, цвет, электропроводимость, радиоактивность), химическому составу (минера- лизация, содержание ионов НСО 3 , Cl, SО 4 , Ca, Mg, Na, реакция воды рН, жесткость, агрессив- ность, наличие железа, газов, микрокомпонентов), содержанию органических веществ и по бакте- риологическому составу. Для орошения пригодна вода с температурой не ниже 14 °С. По минерализации подземные воды делят на пресные (до 1 г/л), слабоминерализованные (1-3 г/л), солоноватые (3-10 г/л), соленые (10-25 г/л), сильносоленые (25-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). По своему химическому составу вода должна быть доступна для растений и не вызывать засоления и осолонцевания почвы. Химический состав определяют с помощью анализов. Пригод- ность воды для орошения оценивают по общей минерализации, содержанию натрия и соотноше- нию его с кальцием и магнием. При использовании для орошения солоноватых и соленых вод их следует разбавлять прес- ными водами и поливать только хорошо дренированные почвы, применяя промывной режим оро- шения. Достоинства использования подземных вод для орошения – получение воды на месте без строительства дорогостоящих водозаборных и проводящих сооружений. Однако не всегда под- земные воды годятся для поливов из-за малого дебита и высокой минерализации. Для орошения пригодны воды с дебитом скважин не менее 15 л/с. Типы водозабора для орошения зависят от характера подземных вод. 1. В предгорных районах грунтовые воды можно вывести на поверхность с помощью гори- зонтальных подземных галерей. 2. При залегании подземных вод на глубине до 40 м устраивают шахтные, а при большей глубине – труб- чатые колодцы (рис. 10.1). Рис. 10.1. Схемы шахтного (а) и трубчатого (б) колодцев: 1 – шахта; 2 – крепление шахты; 3 – водоносный слой; 4 – водоприемная часть; 5 – водоприемные отверстия; 6 – донный фильтр; 7 – оголовок; 8 – устье колодца; 9 – экс- плуатационная колонна; 10 – фильтр (рабочая часть); 11 – отстойник; 12 – надфильтровая труба с сальником Для получения больших расходов целесообразно сооружать вертикальные колодцы с горизонтальными 43 фильтрами, лучевые и групповые водозаборы, дебит которых в несколько раз выше дебита от- дельных скважин. 10.3. Регулирование источников В отдельные периоды расходы на орошение могут превышать расходы в источнике. Для этого необходимо регулирование водохранилища или пруда. В зависимости от продолжительно- сти накопления воды и последующего ее использования регулирование может быть суточным, недельным, сезонным (годичным), многолетним. Суточное и недельное регулирование применяют чаще всего при использовании подземных вод, когда в ночное время воду накапливают в резервуарах или бассейнах, а днем используют. Сезонное, или годичное, регулирование состоит в перераспределении стока в течение одно- го года. Для этой цели на реке создают водохранилище, в котором в период паводка сток полно- стью или частично задерживается, и используют его в поливной период. Сезонное регулирование применяют в том случае, когда годовое потребление воды меньше годового стока расчетной обес- печенности (70-97%). Многолетнее регулирование стока применяют в тех случаях, когда потребление воды пре- вышает сток расчетной обеспеченности. При этом воду в пруду запасают в многоводные годы, а используют в маловодные. При сезонном регулировании стока объем пруда принимают равным 20-70%, а при много- летнем-120-170 % среднемноголетнего стока. 10.4. Устройство пруда или водохранилища на местном стоке Пруд – водоем небольшого размера, вместимостью до 1 млн. м 3. Водохранилище – водоем вместимостью более 1 млн. м 3 Основные требования к месту расположения пруда или водохранилища: балка или русло небольшой реки, где намечают строительство, должны иметь доста- точную глубину – по санитарным условиям не менее 5 м, а лучше 10...12 м. Мелкое водохранили- ще прогревается солнечными лучами и быстро зарастает болотной растительностью; берега балки или реки должны быть по возможности крутыми, чтобы накопившаяся вода не затапливала прилегающие земли, а в случае обвалования от затопления пойменных и дру- гих земель объем этих работ был незначительным. Уклон балки не должен выходить за пределы 0,005-0,01. Малые уклоны нехороши тем, что для создания необходимой глубины нужна высокая плотина, что может привести к подтоплению земель. При большой длине балки и выраженном уклоне устраивают каскад водохранилищ; пруд или водохранилище следует располагать ближе к территории орошаемого участка. Во избежание загрязнения его строят, как правило, выше населенного пункта; дно и откосы балки должны быть сложены мало водопроницаемыми грунтами: од- нородными суглинками толщиной не менее 1,5 м, подстилаемыми на глубине 3-4 м глинами или тяжелыми суглинками. Нельзя строить водохранилища на песках и трещиноватых породах (мел, известь, мергель, опока) без близкого и мощного водоупора. Если водопроницаемые породы име- ют небольшую мощность и на глубине 2-3 м подстилаются водоупором, в теле плотины устраива- ют замок или шпунтовый ряд; балка или русло реки в целях создания пруда или водохранилища большего объема должны быть широкими, а место, где будет плотина,– узким и глубоким, чтобы на 1 м 3 земляных работ получить больший объем задержанной воды. Считается экономически эффективным, когда на 1 м 3 земляных работ по устройству плотины приходится 15-20 м 3 воды. Объем водохранилища увеличивается, если балка имеет разветвления. Однако если в верховьях балки и ее боковых от- ветвлениях расположены действующие овраги, то во избежание быстрого заиливания водохрани- лища их можно включать в чашу водохранилища только после соответствующего закрепления; в створе плотины не должно быть действующих ключей и родников, так как они мо- гут привести к разрушению ее тела, однако те же ключи и родники в ложе водохранилища (вдоль 44 уреза воды) полезны, так как обеспечивают приток свежей воды. Для лучшего действия ключей и родников места их выклинивания не должны затапливаться большим слоем воды; створ плотины следует выбирать в таком месте, чтобы сбоку ее, в материковой ча- сти, проходила пологая балка – лощина или небольшой рукав реки, которые можно было бы ис- пользовать для устройства водосбросных сооружений. Если такие места обнаружить не удается, то водосбросный канал строят в обвод плотины, а грунт, вынимаемый при этом, идет в тело плотины. Для защиты прудов и водохранилищ от чрезмерного испарения и заиления по берегам бал- ки оставляют нераспаханную залуженную полосу шириной 20-30 м. Ее засаживают деревьями и кустарниками. В лесостепной и степной зонах вдоль прудов и водохранилищ высаживают иву, тополь, дуб, березу, клен, ясень, вяз, липу, лиственницу, сосну и др. Во избежание засорения воды падающими листьями и ветками расстояние от посадок до уреза воды принимают не менее 10 м. С целью защиты от водной эрозии и более полного перехвата талых и ливневых вод по верхней границе лесной полосы устраивают нагорный канал. Он отводит воду в естественные ложбины или в специальные сооружения – ливнеспуски. Верховья балок также обсаживают дере- вьями. |