осушительные системы. осушительная система. Состав осушительных систем
 Скачать 482.53 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ. Состав осушительных систем …………………………...…………2 Система внутрипочвенного орошения…………………………....10 Проектирование проводящих сетей для осушительных систем...15 Список использованной литературы……………………………..22 Состав осушительных систем Осушительная система - комплекс инженерных сооружений и устройств, создающих необходимые условия для улучшения водного режима переувлажненных земель. В состав осушительной системы входят: регулирующая сеть, ограждающая сеть, проводящая сеть, водоприемник, гидротехнические сооружения, дорожная сеть, лесополосы, эксплуатационная сеть.  Рис. 1. Схема осушительной системы: 1 – водоприемник; 2 – шлюз-регулятор; 3 – магистральный канал: 4 – полевая дорога; 5 – открытый коллектор; 6 – мост; 7 – нагорно-ловчий канал; 8 – открытый осушитель; 9 – направление течения воды; 10 – устье закрытого коллектора; 11 – дрена; 12 – закрытый коллектор; 13 – колодец на закрытом коллекторе. Регулирующая сеть (осушители, собиратели, скважины вертикального дренажа и др.) служит для сбора и удаления с территории избыточных поверхностных и грунтовых вод, являющихся причиной переувлажнения территории. Ограждающая сеть (нагорные и ловчие каналы, дамбы и др.) предназначена для защиты осушаемой территории от поверхностных или грунтовых вод, притекающих извне. При склоновом и намывном ТВП ограждающая сеть выполняет функции регулирующей. Проводящая сеть (магистральный канал, транспортирующие собиратели, коллекторы) связывает регулирующую и ограждающую сети с водоприемником, транспортирует воду за пределы осушаемой территории. Водоприемник (река, озеро, балка и т. д.) служит для приема воды, собираемой с осушаемой территории. Гидротехнические сооружения (шлюзы, перепады, смотровые колодцы и др.) предназначены для управления потоком воды при ее отводе или перераспределении. Дорожная сеть (дороги, переезды, мосты и др.) служат для беспрепятственного передвижения транспорта и сельскохозяйственных машин по осушаемой территории. Лесополосы регулируют микроклимат на полях, препятствуют ветровой эрозии. Эксплуатационная сеть (гидрометрические посты и др.) используется для контроля и надзора за работой всех звеньев осушительной системы и обеспечения бесперебойной ее работы. Осушительные системы бывают: открытые (регулирующая сеть - открытые каналы); закрытые (регулирующая сеть представлена закрытыми дренами). Крупные проводящие и ограждающие каналы в обоих случаях открытые. Открытые системы применяют при осушении болот, лесов и малопродуктивных сенокосов. Основной недостаток состоит в том, что каналы создают препятствия для механизации сельскохозяйственных работ, снижают КЗИ, требуют постоянного ухода. Закрытые осушительные системы технически более совершенны, долговечны, не имеют недостатков открытых систем, но строительство их обходится дороже. По способу отвода воды осушительные системы разделяют на самотечные и с машинным водоподъемом. В самотечных системах вода из проводящей сети отводится в водоприемник по уклону русла. В системах с машинным водоподъемом воду из каналов проводящей сети откачивают в водоприемник насосами. Осушительные системы по характеру воздействия на водный режим осушаемой территории делят на системы одностороннего действия (сеть построена только для отвода избыточной воды) и двустороннего действия (осушительно-увлажнительные). Виды регулирующей сети. В зависимости от ТВП регулирующую сеть выполняют: в виде осушителей (грунтовое и грунтово-напорное питание); в виде собирателей (остальные ТВП). В настоящее время строят преимущественно закрытые осушительные системы, причем закрытые дрены могут быть как осушителями, так и собирателями. Назначение регулирующей сети – создавать и поддерживать водно-воздушный и тепловой режимы в соответствии с требованиями сельскохозяйственных культур. Глубина заложения регулирующей сети и расстояние между каналами или дренами - зависят от водно-физических свойств почв, выращиваемых культур и др. Открытая регулирующая сеть – это каналы, устраиваемые для оттока грунтовых вод с целью понижения их уровней (осушители), а также для сбора с осушаемой территории поверхностных вод (собиратели). Осушители размещают параллельно друг другу (систематическая сеть) поперек потока грунтовых вод под острым углом к горизонталям (поперечная схема) или при уклоне поверхности по их трассе параллельно горизонталям и гидроизогипсам (продольная схема).  Рис. 2. Поперечная (а) и продольная (б) схемы расположения дренажа. 1 – дрена; 2 – закрытый коллектор; 3 – горизонталь; 4 – магистральный канал или транспортирующий собиратель; 5 – устье закрытого коллектора Открытые осушители выполняют с минимальным уклоном 0,0005, сечение каналов трапецеидальное, ширина по дну 0,4-0,5 м, заложение откосов 1-1,5, глубина осушителей зависит от нормы осушения и находится в пределах 11,5 м. Расстояние между ними зависит от водно-физических свойств почв и составляет обычно 60-100 м, а иногда и более. Расстояния между каналами принимают по рекомендациям научно-исследовательских учреждений. Открытые собиратели ускоряют отвод избыточных вод, образующихся на поверхности почвы (атмосферный, склоновый, частично намывной ТВП). Это каналы глубиной 0,8-1,2 м, другие характеристики их - как у открытых осушителей. Длина собирателей - до 1-1,2 км. Расстояние между собирателями колеблется в пределах 80-120 м, а при осушении под луга – 100-200 м. Для определения расстояний между открытыми собирателями имеются зональные рекомендации. Сеть открытых собирателей разделяет осушаемую территорию на небольшие участки, создает препятствия для передвижения по полю сельскохозяйственной техники. Под каналами и бермами иногда пропадает до 10-15% площади осушаемых земель. Поэтому в настоящее время отдается предпочтение закрытым осушителям и собирателям. Закрытая регулирующая сеть. При грунтовом и грунтово-напорном ТВП грунтовые воды отводят в проводящую сеть при помощи сделанных в подпочвенном слое отверстий – дрен. Дрены бывают с закрепленными стенками и свободной полостью (гончарные, пластмассовые, деревянные и др.), с незакрепленными стенками и свободной полостью (кротовые и щелевые), с незакрепленными стенками и заполненной полостью (жердевые, каменные) и др. Дрены с закрепленными стенками и свободными полостями обычно более долговечны. Закрытые дрены располагают по поперечной схеме – параллельно или под острым углом к гидроизогипсам. Такие дрены с наибольшим эффектом перехватывают потоки грунтовых вод. Лишь при практически безуклонной поверхности (i<0,0005) используют продольную схему. Дрены делают с искусственным уклоном, их глубина увеличивается от истока к устью. Дренаж бывает траншейным и бестраншейным. Траншейный дренаж состоит из выполненных экскаватором траншей шириной 0,4-0,5 м, труб, стеллажей, фильтра и грунта дренажной засыпки. При бестраншейном строительстве дренажа трубы укладывают в полость, выполненную специальным экскаватором.  Рис. 3. Конструкции закрытых дренажей (размеры в см): а - кротовая дрена; б - щелевая дрена; в - дрена из каменных плит; г - дрена из каменной наброски; д – жердевая дрена; е - фашинная дрена; ж - дощатая дрена; з - гончарная или пластмассовая дрена; 1 - гумусированный слой; 2 - защитный фильтрующий материал; 3 – камень; 4 – жерди; 5 – деревянная прокладка; 6 - фашина; 7 – труба из досок; 8 - гончарная или пластмассовая дрена В настоящее время наиболее распространен траншейный способ строительства дрен. В малоустойчивых почвах для предохранения укладываемых в траншею труб от смещения в вертикальной плоскости устраивают подкладки-стеллажи из деревянных планок. Материалами для дрен служат обожженная глина с добавками (керамические или гончарные трубы, этот вид материального дренажа наиболее распространен), пластмассовые трубы, камень, дерево, стекло и др. По виду материала различают: гончарный, пластмассовый, каменный и другие виды дренажа. Вода поступает в дрены через отверстия в их стенках или через стыки между трубами. Для защиты дрен от заиления и увеличения водоприемной способности делают фильтры из мха, песка, стеклоткани и других материалов. В качестве защитного материала используют гумусироваиный слой почвы высотой 20...30 см. Далее траншею засыпают вынутым из нее грунтом. Гончарные трубы для дрен, выполняют из глиняных, хорошо обожженных труб правильной цилиндрической или граненой формы. Их изготовляют с внутренним диаметром 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 250 мм длиной 333 мм, а трубы диаметром более 100 мм – длиной 500 мм. Зазоры между трубами не должны превышать 1-2 мм. При укладке граненых труб производительность труда и качество работ ниже, чем при укладке цилиндрических. Осушительные дрены устраивают из труб диаметром 50-75 мм, коллекторы – из труб больших диаметров.  Рис. 4. Гончарные дренажные трубы: а. г – цилиндрические и граненые; б - с опорной плоскостью; в - перфорированные; д - рифленые; е - с фасками; ж - раструбные; з - фланцевые; и – с фигурным торцом Для укладки труб сначала отрывают траншею глубиной, равной глубине закладки дренажа. Ширина такой траншеи определяется шириной дреноукладчика или экскаватора. Дно траншеи тщательно планируют. Осушительным дренам придают уклон не менее 0,002 и не более 0,01. Укладку ведут сверху вниз по уклону. На 1 га осушаемой площади в зависимости от расстояния между дренами требуется следующее количество дренажных труб: Укладка дренажных труб в траншеи полностью механизирована, (рис.5). Гончарный дренаж при благоприятных условиях имеет большой срок службы, не менее 50 лет.  Рис. 5. Устройство гончарного дренажа: 1 – трактор; 2 – землеройный рабочий орган; 3 – бункер; 4 – кассета с трубами; 5 – желоб для подачи труб; 6 – гончарная дрена. Основное преимущество такого дренажа заключается в том, что трубы в работе не изнашиваются, они легче гончарных, что снижает затраты на их транспорт к месту укладки. Пластмассовые трубы бывают полихлорвиниловые или полиэтиленовые (гладкие или гофрированные). Трубы перфорируют щелевыми (ширина 1-2,5 мм, длина 10-50 мм), реже круглыми (диаметр до 2 мм) отверстиями, через которые в них проникает вода. Поступают они в бухтах длиной до 200 м и более, поэтому их укладку легко механизировать (рис. 9.6).  Рис. 6. Устройство пластмассового дренажа: 1 – трактор; 2 – пустотелый нож для нарезания щели; 3 – направляющий желоб; 4 – барабан для пластмассовых труб; 5 – пластмассовая труба. Для строительства материального закрытого дренажа в отдельных случаях используют каменную наброску (при наличии камней), бетонные и асбестоцементные трубы. В опытном порядке в траншею также засыпают гранулированный подсушенный торф. Глубина заложения материальных дрен в минеральных грунтах составляет 1-1,3 м. Если дрены закладывают с искусственным уклоном, то глубина их в истоке не должна быть менее 0,7-0,9 м. Уклоны дрен со свободной полостью должны составлять 0,002-0,003. Требования к дренам с наполнителями полости (каменная наброска, гранулированный торф) иные: во избежание быстрого заиления такие дрены должны иметь уклон не менее 0,004-0,005. Длина дрен зависит от их уклона и пропускной способности. При обычных диаметрах пластмассовых дрен, равных 40-50 мм, и уклоне i = 0,003 их делают длиной 150-250 м. При увеличении диаметра и особенно уклона, например до 0,01, длину дрен можно увеличить до 300-400 м. Расстояние между дренами (м): торф низинный – 20-40; песок мелкозернистый – 30-60; супесь – 25-40; суглинок – 14-20. Дрены с незакрепленными стенками. Этот вид дренажа дополняет основные виды систематического дренажа, позволяя увеличивать расстояние между дренами. Кротовый дренаж представляет собой незакрепленные подземные ходы, напоминающие кротовые норы. Его закладывают на беспнистых болотах с уклонами не менее 0,002-003. Кротовые дрены используют как собиратели и осушители. Глубина закладки 0,7-1 м. Кротовые дрены устраивают кротодренажными машинами КДГ-80 и др. (рис. 7). Рабочий орган – дренер - имеет диаметр от 8 до 20 см. Дрены располагают перпендикулярно к осушительным каналам или под углом 80° к направлению течения в них воды.  Рис. 7. Устройство кротового дренажа: 1 – трактор; 2 – нож; 3 – дренер; 4 – расширитель; 5 – кротовая дрена; 6 – закрепленное устье дрены; 7 – открытый канал. Срок службы кротового дренажа - от 2 до 5 лет, после чего его нужно возобновлять. В суглинистых грунтах расстояние между дренами - в среднем 5 м, в торфяных – 5-10 м. Сгущение дрен необходимо в связи с тем, что кротовые дрены быстро выходят из строя. Длина кротовых дрен не превышает 150 м. При применении в комбинации с другим дренажем длина равна расстоянию между каналами. Щелевой дренаж устраивают в сочетании с открытой сетью каналов. Щелевые дрены имеют разнообразную форму, ширина их по дну 100-180 мм, глубина до - 80 см. Для сохранения полости щелевых дрен от засыпания при вспашке их закрывают на глубину до 40 см. Иногда щелевой дренаж используют в качестве основного вида систематического дренажа, глубина его достигает 2,5 м, длина – 200-300м, уклон - 0,005 и более. Расстояния между дренами 25-45 м. Срок действия щелевого дренажа больше, чем кротового. Щелевой дренаж, выполняют щеледренажными машинами. Вертикальный дренаж – это система скважин для осушения земель. Воду из скважин откачивают насосами. Вертикальный дренаж используют при соответствующем литологическом строении водоносного комплекса (рис.8).  Рис. 8. Схема вертикального дренажа: 1 - осушаемый массив; 2 - водоносный пласт; 3 - водоупор; 4 - скважина; 5 – погружной насос; 6– рукав; 7 – депрессионная кривая. Стрелками показано направление движения воды. Осушаемые земли подстилаются более или менее мощной толщей песков. Тогда, как это показано на рисунке, снижение уровня грунтовых вод в подстилающих песках вызывает вертикальный отток воды из осушаемого пласта, что дает возможность увеличивать расстояние между скважинами. Это расстояние устанавливают расчетами, приведенными в специальной литературе. Использование вертикального дренажа для осушения земель экономически оправдывает себя при расстоянии между скважинами 200-300 м и более. Для ускорения процесса осушения вертикальным дренажем иногда устраивают водопоглощающие колодцы. Их пробуривают в виде скважин и засыпают фильтрующим материалом. Осушительная сеть в плане. По степени покрытия осушаемой площади закрытый или открытый дренаж может быть систематическим, разреженным и выборочным. · При систематическом дренаже дрены распределены по осушаемой территории равномерно, с приведенными выше расстояниями между ними. · Разреженный дренаж равномерно покрывает осушаемую территорию, но расстояние между дренами в 1,5-2 раза больше рекомендуемого для данной зоны. Такой дренаж предназначен для отвода воды в годы повышенной водности. · Выборочный дренаж проводят только по тальвегам, вымоинам, замкнутым понижениям местности и другим участкам с повышенной увлажненностью, отвод воды с которых обеспечивает нормальный водный режим всей осушаемой территории. Система внутрипочвенного орошения. Внутрипочвенный полив по трубам-увлажнителям, проложенным на глубине 0,4...0,6 м, — удобный и перспективный способ воздействия на растение при культуре открытого и особенно закрытого грунта (теплицы, парники). При внутрипочвенном орошении корнеобитаемый слой увлажняется посредством регулирования уровня грунтовых вод. К достоинствам внутрипочвенного орошения относятся: · механизация процессов сельскохозяйственных работ и высокий коэффициент полезного использования орошаемой территории; · сохранение структуры верхних слоев почвы и поддержание их в рыхлом состоянии; · возможность загущения посевов с учетом оптимальной площади питания и направления рядков растений исходя из оптимального светового режима, следовательно, из максимального использования солнечной энергии; · снижение поливных норм и более продуктивное использование поливной воды; · возможность двустороннего регулирования водного режима осушенных земель; · сочетание полива с одновременным внесением непосредственно в зону корней растворимых питательных веществ; · возможность сочетания увлажнения с одновременным обогревом почвы термальными и сбросными теплыми водами ТЭС; · возможность автоматизации, следовательно, и снижение затрат ручного труда на поливе. При организации внутрипочвенного орошения, особенно на крупных площадях, необходимо учитывать и некоторые его недостатки: · возможность применения на почвах только с хорошей капиллярной проводимостью, то есть на суглинистых почвах или на легких почвах при наличии на небольшой глубине водоупора; · неприменимость на засоленных почвах с близким залеганием минерализованных грунтовых вод, а также при большом (50%) содержании карбонатов, вызывающих просадку грунта; · необходимость подачи чистой воды в связи с возможностью заиления трубопроводов-увлажнителей; · большая потребность в трубах и высокие, как правило, одновременные капитальные вложения в строительство и оборудование системы. Внутрипочвенный полив основан на всасывающей способности почвы. Чем выше капиллярная проводимость почвы, меньше диаметр ее частиц, тем больше всасывающая способность почвы. Она зависит не только от механического состава и чередования отдельных слоев почвы, но и от влагонасыщенности почвы. При влажности почвы, близкой к наименьшей влагоемкости (HB), всасывающая способность близка к нулю, при абсолютно сухой почве она достигает максимума. В зависимости от механического состава всасывающая способность может быть различной: на тяжелых почвах в сухом состоянии она составляет 40...50 см, при влажности 55% HB — 4...5 см; на легких соответственно 15...20 и 1...2 см. Оросительная система при внутрипочвенном орошении может быть полузакрытой или закрытой. При полузакрытой системе каналы устраивают открытыми, а трубы-увлажнители — закрытыми. В этом случае головки труб-увлажнителей укладывают на заданном уровне ка некоторой высоте от дна оросителя, чтобы созданием необходимого напора одновременно как можно больше включать в полив труб-увлажнителей. При закрытой системе всю проводящую и регулирующую сеть устраивают из закрытых трубопроводов. Наиболее совершенной является закрытая система. Она повышает коэффициент земельного использования (КЗИ), позволяет полностью автоматизировать полив, внесение удобрений и промывку системы. Подводящие и распределительные трубопроводы при внутрипочвенном орошении прокладывают из обычных асбестоцементных труб на глубине не менее 50...60 см от поверхности земли. Трубы-увлажнители прокладывают на глубине 45...50 см на расстоянии обычно 1,25...1,5 м, но не более 2,0 м. Трубы-увлажнители могут быть гончарными или перфорированными из полиэтилена или поливинилхлорида. Вода из труб в почву поступает через стыки гончарных труб 1,0...1,5 мм или через перфорацию. Длину труб-увлажнителей принимают в пределах 150...250 м„ в среднем 200 м. Во избежание заиления трубы-увлажнители промывают. По характеру действия различают безнапорные и напорные системы. При безнапорной системе вода продвигается по трубам самотеком. Чтобы трубы-увлажнители не заилялись, их прокладывают к полевому водосбросному трубопроводу-коллектору с уклоном не менее 0,004...0,005; скорость движения воды в трубах тогда не менее 0,7...0,8 м/с. При напорной системе увлажнение почвы происходит под напором. Напорные системы при периодической подаче воды эффективнее безнапорных. Они позволяют увеличить расстояние между трубами-увлажнителями до 2...3 м; сокращают сроки полива и поливные нормы; растворяют и вымывают водорастворимые соли из зоны корневой системы растений; осуществляют периодическую промывку закрытых увлажнителей. При напорной системе трубы-увлажнители прокладывают с обратным уклоном к трубопроводу, который является не только оросителем, но и коллектором. Прокладку труб закрытой оросительной сети при внутрипочвенном орошении проводят при помощи специальных машин — траншейных экскаваторов и дреноукладчиков. Для устройства труб-увлажнителей используют готовые полиэтиленовые трубы диаметром 40, 50 и 70 мм, которые укладывают в почву при помощи машины ДПБН-1,8, при укладке гончарных труб — Д-659А. ВПО также применяют для орошения овощных культур в защищенном грунте. Здесь наиболее приемлема трубчатая внутрипочвенно-увлажнительная сеть, которая хорошо сочетается с обогревом теплиц. Воздух в теплице обогревается радиаторами водяного отопления, а для обеспечения нужной температуры почвы в холодные периоды вода, питающая систему, подогревается через смесители, смонтированные в местах выдела воды в распределительные трубопроводы. Для обогрева почвы применяют паровоз душную смесь и пар. Пока корневая система растений малоразвита, высокая температура воды не опасна, но с развитием корневой системы надо следить, чтобы она не превышала 45 °С. Разработан машинный способ ВПО, основанный на механизированной подаче воды на заданную глубину одновременно с рыхлением почвы. При этом вода подается к агрегату под напором по гибкому шлангу, затем по рабочим органам (полым лапам) вводится в почву. Напор в шланге создает передвижная насосная станция, находящаяся у водоисточника. Гибкий шланг во время полива наматывается на специально навешенную на трактор катушку, вращающуюся синхронно со скоростью движения агрегата (при движении к середине гона), затем разматывается (при движении от середины к концу гона). Длина шланга 150 м, диаметр 89 мм, глубина подачи воды в почву 25...35 см. Оросительная сеть для подачи воды состоит из подземных оросительных трубопроводов с гидрантами, давление на гидрантах 0,6...0,7 МПа. Агрегатом управляет один тракторист, за смену он может полить 5...8 га. Дня проведения поливов агрегатом не требуется планировки орошаемого поля. При использовании агрегата для ВПО сточными водами насосную установку оборудуют фекальным насосом. Трубчатые системы ВПО применяют для подъема и регулирования уровня пресных грунтовых вод в зоне избыточного увлажнения при двустороннем регулировании водного режима переувлажненных почв. Увлажнение почвы путем регулирования уровня пресных грунтовых вод, называемое за рубежом субирригацией, в засушливой зоне осуществимо при наличии сплошного водоупора под всей орошаемой площадью и при отсутствии вредных солей в почве и воде (такие условия имеются в поймах рек ледникового питания). В таких условиях воду подают в заложенные под почву увлажнители относительно редкого расположения (через 10...100 м) при близком уровне пресных грунтовых вод и водоупора. Суть локально-импульсного полива в том, что подача воды происходит через специальные водовыпуски прямо в прикорневую область растений. Это исключает большой расход воды, а также повреждение листьев. Поэтому система локально-импульсного орошения имеет большие преимущества по сравнению с другими вариантами орошения. Для обустройства локально-импульсного полива достаточно иметь комплект из емкости для воды, сифона с коллектором и трубопроводной сети. Исключается покупка дополнительного электрооборудования, насосов, фильтров, а также постоянное участие человеческого фактора. Грамотно установленная система работает в автоматическом режиме. Такой полив дает возможность подавать удобрения и минеральные вещества непосредственно к корням овощных культур уже в растворенном в воде виде. Система обеспечивает высокую равномерность их распределения, а также позволяет очень точно дозировать количество полезных микроэлементов. При такой системе комбинированного орошения расход удобрений становится минимальным при максимальной эффективности применения. При локально-импульсном поливе, поддерживающем во влажном состоянии только зону корневого роста, междурядья остаются сухими, что обеспечивает уменьшение количества сорняков. Благодаря постоянному орошению, температура почвы всегда выше, чем при обычном поливе, что позволяет получать ранние урожаи. Система локально-импульсного полива проста, практична и эффективна. Для применения комплекта не требуется особых знаний и подготовки, подключения электропитания и т. д. Использование автоматического полива имеет массу преимуществ: · избавление от ежедневной тяжелой, монотонной работы; · экономия воды до 60-70 %, минеральных удобрений до 40-50%; · уменьшение риска развития грибковых заболеваний растений; · исключение риска получения солнечного ожога; · оптимальное соотношение воды и кислорода в земле; · равномерное распределение воды и питательного раствора; · минимальный расход удобрений; · эффективная подкормка непосредственно в область корней; · отсутствие излишней влажности; · возможность полива теплой водой. Важнейшим преимуществом подобных систем полива является значительное снижение ежедневных трудозатрат. Полная автоматизация увлажнения почвы позволяет больше времени тратить на занятия другими делами или на отдых. Простота расчета и корректировки схемы подачи воды понятна даже начинающему огороднику. Правильно установленная система работает безотказно, производя непрерывное автоматическое орошение вне зависимости от любых внешних условий. Подача воды происходит без напора, избавляет от образования грязи или разбрызгивания. Применение локально-импульсного орошения способствует уменьшению сроков выращивания культур и повышению урожайности, благодаря грамотному управлению водным балансом растений и улучшению процесса усвояемости удобрений. Даже применение воды с повышенным содержанием солей, исключает их оседание на поверхности растений. За счет оптимизации процессов ассимиляции и испарения, овощные культуры созревают дружнее и быстрее. Проектирование проводящих сетей для осушительных систем. Проводящая осушительная сеть. К ней относятся: · с открытыми каналами – транспортирующие собиратели и магистральные каналы; · с закрытым дренажем – закрытые и открытые коллекторы, транспортирующие собиратели и магистральные каналы. Каналы проводящей сети прямолинейны, с минимальным числом поворотов, пересечений с дорогами. Длина каналов проводящей сети должна быть минимальной. Каналы располагают по границам хозяйств или полей севооборотов с таким расчетом, чтобы они не расчленяли осушаемый массив на мелкие участки. Их проводят по наиболее низким отметкам осушаемой поверхности (по тальвегам), на болотах - по тальвегам минерального дна. Расстояния между транспортирующими собирателями определяется рельефом местности, конструкцией регулирующей сети и др. На равнинных участках, где нет дорог или крупных каналов, транспортирующие собиратели прокладывают на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти расстояния составляют 400-1200 м. Расстояния между закрытыми коллекторами, определяются длиной впадающих в них дрен. Глубину транспортирующих собирателей и закрытых коллекторов рассчитывают с учетом необходимости бесподпорного приема воды из элементов регулирующей сети. Глубина закрытого коллектора (Нк) должна быть равна: Нк=Hд+d, где Нд–глубина заложения устьев дрен; d– диаметр коллектора. Таким образом, глубина элементов проводящей сети является функцией глубины регулирующих элементов данной осушительной системы. Поперечное сечение открытых каналов проводящей сети – равнобокая трапеция (рис. 9,а). Такое сечение облегчает строительство канала и уход за его откосами. Глубокие (свыше 3 м) каналы, а также каналы, проходящие в неустойчивых и слоистых грунтах (мелкозернистый песок, сильноразложившийся торф), делают параболического сечения (рис. 9, в). У каналов трапецеидального сечения минимальная ширина по дну - 0,4 м. Коэффициент заложения откосов принимают в зависимости от грунтов и глубины каналов. Уклоны дна каналов принимают равными уклону поверхности. Они должны быть такими, чтобы, каналы не размывались и не заилились. Минимальный уклон дна в каналах - 0,0005, в крупных каналах допускается 0,0002. При значительных уклонах местности строят сопрягающие сооружения - перепады или быстротоки. Для предохранения проводящих каналов от размыва крепят их откосы (реже дно). Наиболее распространенные виды крепления откосов: травяные или дерново-травяные ковры, пригрузка откосов крупнозернистым грунтом, прикрытие их стеклохолстом, пластмассой, плитами из пористого бетона, фильтрующими синтетическими тканями. Крепление дна каналов выполняется в виде гравийно-щебеночной засыпки слоем 12-15 см.  Рис. 9. Сечения каналов открытой осушительной сети: а - трапецеидальное; б - полигональное; в - параболическое; г - искусственная ложбина. Закрытую проводящую сеть – закрытые коллекторы строят из гончарных, пластмассовых, реже асбестоцементных и железобетонных труб. Правила трассирования коллекторов как для открытых проводящих каналов Длина коллекторов не превышает 600-800 м, уклоны 0,003-0,015. Размеры открытых и закрытых элементов проводящей сети проверяют гидравлическим расчетом в устье; выше и ниже впадения канала; в створах, по которым определяется уклон. Расчетные периоды и расходы устанавливают гидрологическими расчетами. По заданному расходу определяют размеры поперечного сечения канала. Скорость движения воды (V) в канале должна удовлетворять неравенству: Vmin < V < Vmах где минимально допустимая скорость (из условий заиления и зарастания) Vmin=0,3-0,4 м/с. Минимальные диаметры коллекторов из керамических труб 75...100 мм, из пластмассовых 75 мм. Диаметры бетонных и железобетонных труб 600...900 мм, пластмассовых – до 150 мм. Ограждающая сеть в осушительной системе представлена нагорными и ловчими каналами, закрытыми дренами, а при намывном ТВП дамбами; иногда для ограждения территории целесообразно применять мероприятия, входящие в противоэрозионный комплекс. Нагорные каналы предназначены для перехвата поверхностных вод, поступающих на осушаемую территорию; ловчие каналы (или дрены) - для перехвата грунтовых вод. Иногда эти функции совмещены в нагорно-ловчих каналах Каналы ограждающей сети устраивают вдоль верхней границы осушаемой территории. Длина их доходит иногда до 8-10 км. Глубина нагорных каналов не превышает 1-1,2 м, уклон не менее 0,0005. Нагорно-ловчие каналы отличаются большей глубиной, которая должна быть достаточной для требуемого понижения уровня грунтовых вод в зоне действия канала. При крутых склонах, большом объеме поверхностного стока, напорном ТВП устраивают два параллельных канала: глубокий (ловчий) и мелкий (нагорный). Ловчие каналы устраивают глубиной до 3 м. Если осушаемый объект - торфяник, то дно ловчего канала (или ловчая закрытая дрена) должно располагаться на 0,2-0,5 м ниже подошвы торфяника. Дно и откосы ловчих каналов необходимо крепить, особенно в местах сосредоточенного выклинивания грунтовых вод. Ограждающей сетью на поймах служат дамбы, рассчитываемые на предохранение осушаемой территории от затопления паводковыми водами. Для обеспечения нормальной работы осушительные системы оборудуют гидротехническими, дорожными, природоохранными и эксплуатационными сооружениями и устройствами. Сооружения на открытых осушительных каналах, по назначению делят на пять групп: 1) регулирующие – предназначены для регулирования уровней и расходов воды в каналах; применяются на осушительно-увлажнительных системах и осушительных системах с предупредительным шлюзованием; к ним относятся различные шлюзы-регуляторы; 2) переездные – обеспечивают переезд через каналы и реки; к ним относятся мосты, трубчатые переезды и пешеходные мостики; 3) сопрягающие – предназначены для сопряжения на различных уровнях двух участков каналов (перепады и быстротоки); 4) природоохранные – применяют для охраны животного и растительного мира, рекреационных и других целей; к ним относятся водопои, отстойники, охранные зоны на водотоках и пр.; 5) эксплуатационные – обеспечивают контроль и управление водным режимом почвогрунтов на системе; к ним относятся: гидромелиоративные створы с наблюдательными скважинами, гидрометрические посты, водомеры, средства связи и управления. Сооружения различного назначения следует по возможности совмещать (шлюзы-регуляторы с переездами, перепадами и пр.). Русловые шлюзы на магистральных каналах проектируют в створах, имеющих наилучшие условия командования для подачи воды в осушительную и увлажнительную сеть. На осушительных системах с предупредительным шлюзованием русловые шлюзы создают подпор воды в каналах, расположенных выше шлюзов. Устья применяют для сопряжения закрытых коллекторов с открытыми каналами; они включают в себя концевую часть дренажного коллектора длиной 1,5-2,0 м, усиленную обычно асбестоцементной трубой, и закрепленный участок откоса канала в месте выхода коллектора. Во избежание подпоров воды и заиления дно дренажных коллекторов должно быть расположено выше дна канала не менее чем на 0,3-0,5 м и выше бытовых горизонтов воды - не менее чем на 0,1 м. 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 подпора 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, проектируют в местах резкого уменьшения по течению уклонов коллекторов и скоростей движения воды 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 открытые 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. Эксплуатация 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) предусматривают песчаные подушки или разгрузочные плиты. Водоприемники на осушительных системах – это реки, озера, балки, реже моря, водохранилища или подземные хорошо проницаемые слои грунта, способные отвести избыточные воды с осушаемой 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 отвод избыточных вод с осушаемой территории в критические периоды; · при пропуске паводков нельзя допускать отложения крупных пылеватых и песчаных наносов, 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 предметами, недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружениями, 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 показателям применяют осушение с механическим водоподъемом. Основные виды работ по регулированию водоприемника: 1. Спрямление русла - уменьшает его общую длину и шероховатость, увеличивает уклон и скорость течения, понижает уровень воды (рис. 10). Русло спрямляют на участках реки с недостаточным уклоном и скоростями течения, при которых оно зарастает и заиляется.  Рис. 10. Схема спрямления русла реки 2. Расчистка и углубление водоприемника - понижает уровни воды в реке и ликвидирует подпоры впадающей осушительной сети. Расчистка русла увеличивает его пропускную способность. 3. Выправительные работы - для придания руслу правильной формы, создания и поддержаниия одинаковой ширины его, что достигается выравниванием ширины русла устройством полузапруд 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 местах уменьшается, скорости движения воды в реке выравниваются. Проектирование продольного профиля рек-водоприемников ведут по уровням воды. Продольные уклоны определяют допустимыми скоростями движения воды на размыв. При выправительных работах уклон не менее 0,00015. Максимальные паводковые расходы рек определяют на основании материалов гидрометрических наблюдений или гидрологическими расчетами. Список использованной литературы Бабиков, Б.В. Гидротехнические мелиорации: Учебник для вузов. 4-е изд., стер. / Б.В. Бабиков - Спб.: Изд-во «Лань», 2005. - 304 с. Киреева, Т.Н. Дренажные системы и очистные сооружения. Серия «Застройщик» /Т.Н. Киреева, Сахибзадинов А.Ф. - М.: СтройИнформ, 2006, -27 1 с. Лосев, К.С. Вода / К.С. Лосев. — Л.: Гидрометеоиздат, 2009. — 272 с. Николаев В.А. Проблемы регионального ландшафтоведения. — М.: МГУ, 1999. 160 с. Куракова, Л.И. Современные ландшафты и хозяйственная деятельность / Л.И. Куракова. — М.: Просвещение, 2003. 160 с. Дубенок, Н.Н. Мелиоративное обустройство сельскохозяйственных угодий / Н.Н. Дубенок, А.П. Тельцов. — М.: МСХА, 2005. Марцинкевич, Н.К. Ландшафтоведение / Н.К Марцинкевич. — Мн.: БГУ, 2007. Мелиорация и водное хозяйство: Справочник. Том «Осушение»/ Под ред. Б.С.Маслова. М.: «Ассоциация Экост», 2001. |