Основи меліорації і ландшафтознавства

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Практичні роботи

Список використаних джерел

Додатки

Глосарій

Укладачі

3. Осушувальні меліорації

3.1 Основні відомості про осушення і осушувальні меліорації

3.2 Режим осушення земель

3.3 Методи і способи осушення

3.4 Осушувальні мережі

3.5. Водоприймачі осушувальних систем та їх регулювання

3.6. Меліорація заболочених заплав. Захист земель від підтоплення і затоплення

3.1 Основні відомості про осушення і осушувальні меліорації

Поняття про осушення, основні райони осушення земель.

Осушення проводиться для усунення перезволоження ґрунту і створення оптимального водно-повітряного режиму на упродовж всього вегетаційного періоду. Це досягається штучним зниженням рівня ґрунтових і відводом надлишкових поверхневих вод. Отже, осушення – це видалення надлишкової вологи з ґрунту.

Осушення проводиться в сільському і лісному господарствах, під час будівництва доріг, аеродромів, промислових підприємств, добування корисних копалин, освоєння території під міста і сільські населені пункти, для санітарного покращення місцевості та інших цілей.

Потенціальні можливості осушувальних меліорацій України дуже великі. За даними Стрільця Б.М. (1987) площа боліт і перезволожених земель в Україні складає 4190 тис. га, із них боліт і торфоболотних земель – 613 тис. га, заболочених земель – 745 тис. га і перезволожених земель – 2834 тис. га.

Всі західні області були і є об’єктами осушення. Значно перезволоженим є Українське Полісся: (Волинська, Житомирська, Київська, Рівненська, Сумська, Чернігівська області). Перезволоженими є Вінницька, Івано-Франківська, Тернопільська, Хмельницька, Чернівецька області та інші площі, розміщені в басейнах річок Дніпра, Прип’яті, Десни, Західного Бугу, Дунаю, Дністра, Південного Бугу, Сіверського Дінця тощо.

Проблему меліорації заболочених та перезволожених земель західних областей України науковці досліджували ще у другій половині ХУШ століття. Архівні та літературні джерела свідчать, що вишукувальні і меліоративні роботи на цих землях проводились уже в 1759 -1797рр. у зв’язку з проектом сполучення річок Дністра і Вісли за допомогою каналу Вишня-Сан. Перший відомий проект регулювання р. Дністер, а також проект осушення боліт на правому березі ріки були здійснені інженером Малицьким у 1826-1847 рр.

З середини Х1Х століття для осушення перезволожених земель у Галичині почали застосовувати гончарний дренаж. Одним з перших об’єктів, осушених гончарним дренажем, була ділянка поблизу м. Журавне Львівської області. Проводились роботи щодо осушення заплав у басейнах верхів’я Західного Бугу і Стиру, які зводились в основному до регулювання річок-водоприймачів і їх притоків. Незначні обсяги робіт з регулювання річок і осушення земель відкритою мережею каналів були проведені також у басейнах Прута і Тиси. На території Прип’ятського Полісся перші спроби осушення окремих заболочених ділянок відбулись до 70-років ХIХ століття, під час відомих досліджень Західної експедиції під керівництвом Й. Жилінського. В Україні Полісся охоплює Поліську низовину й частину Придністровської низовин. Його площа становить 117,7 тис км² (19,5% території України). У межах України Полісся складається з таких фізико-географічних областей: Волинське , Мале, Житомирське, Київське, Чернігівське та Новгород-Сіверське. На початку ХХ століття були осушені землі в заплавах річок Трубіж, Горинь, Случ, Стохід, Стир, Ствига, Псел, Прип’ять, Вижівка, Турія та ін. У 1920 – 1930 рр. осушення проводилось в заплавах річок Остер, Супій, Золотоношка, Сула тощо. Найбільші площі були осушені у 1933 році в заплаві річки Ромен – 14 тис. га.

У 1939, 1940 і 1945 рр. всі західноукраїнські землі увійшли до складу колишньої УРСР.

У 60 роках минулого століття меліоратори розпочали будівництво великих осушувальних систем з відкритою мережею каналів. Новий етап більш цілеспрямованих досліджень і осушувальних робіт на землях західних областей України розпочався у кінці шестидесятих - початку сімдесятих років. Було розпочато інтенсивну роботу щодо осушення земель у гумідній зоні України, яка тривала до 1985 р.

До 1990 року у західних областях було осушено 2,2 млн. га заболочених та перезволожених земель На 01.01.96 року в Україні загальна площа осушення становила 3299,4 тис. га, побудовано 60 великих осушувальних систем (Ірпінська, Трубізька, Верхньоприп’ятська, Берегівська, Латорицька, Турська, Замисловицька, Остерська та ін.).

Значення і завдання осушувальних меліорацій.

Найважливішою умовою планомірного розвитку країни є забезпечення промисловості сировиною сільськогосподарського виробництва, а населення - продуктами харчування. У системі заходів із досягнення цієї мети у гумідній зоні центральне місце належить осушувальній меліорації, якій надається вирішальна роль у стійкому нарощуванні продовольчого фонду країни.

Отже, завдання осушувальних меліорацій – перетворення боліт і перезволожених земель у родючі землі, які мають забезпечувати одержання високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур.

Осушувальні меліорації значною мірою сприяють підвищенню ефективності сільськогосподарського виробництва, росту врожайності і валового збору сільськогосподарської продукції, укріпленню економіки, перетворенню багатьох регіонів у високорозвинені аграрно-промислові комплекси.

Заболочені та перезволожені землі – це важливий резерв підвищення рівня сільськогосподарського виробництва як в цілому по країні, так і в окремих регіонах. Потенціальні можливості осушувальних меліорацій країни дуже великі, але ще багато не вирішених питань щодо екологічного обґрунтування осушувальних меліорацій, розробки ефективних заходів щодо оптимізації меліоративної ситуації на осушених землях, відсутні узагальнювальні наукові напрацювання, які б були присвячені регіональним проблемам меліорації. Вирішення зазначених проблем необхідно для подальшого вдосконалення осушувальних систем та інтенсифікації сільськогосподарського виробництва на осушених землях.

Види осушуваних земель.

Надлишково зволожені землі, за А.Д. Брудастовим, поділяються на три види: мінеральні надлишково зволожені, болота і заболочені.

Мінеральні надлишково зволожені землі – це землі, більша частина твердої фази яких представлена мінеральною речовиною – піщаними, глинистими або пилуватими часточками. Слід розрізняти мінеральні надлишково зволожені землі тимчасового або постійного надлишкового зволоження: слабо – середньо – або добреводопроникні. До тимчасового перезволоження відносяться землі розміщені на водорозділах і пологих схилах, які перезволожуються періодично під час весняного сніготанення та під час випадання інтенсивних опадів. Також до тимчасово надлишково зволожених земель належать заплави річок, які періодично затоплюються весняними або літніми паводковими водами. До постійно надлишково зволожених земель відносяться замкнуті пониження у заплавах річок, ділянки, що зволожуються напірними ґрунтовими водами, а також землі, що підтоплюються у зонах водосховищ та озер.

Мінеральні землі характеризуються низкою водно-фізичних властивостей: водопроникністю, вологоємкістю, механічним складом, щільністю, шпаруватістю, пластичністю та ін.

Основною відміною боліт і заболочених земель від інших видів земельних угідь є наявність на їх поверхні шару торфу.

Торф – це органічна маса, що утворюється в результаті відмирання і неповного розкладення рослинних залишків в анаеробних умовах.

Болотом називається частина земної поверхні, що характеризується сильно застійним або слабопроточним режимом зволоження верхніх горизонтів ґрунту, на якій виростає типова болотна рослинність, відбувається процес торфонагромадження, і потужність торфу становить 30 – 50 см.

Найбільш придатні для використання в сільському господарстві низинні болота тому що мають високу зольність і низьку кислотність.

Ґрунти з шаром торфу до 50 см називають заболоченими.

Основні властивості та характеристики торф’яних ґрунтів:

· ботанічний склад торфу, який показує, з яких рослин утворився торф. Торф складається з залишків деревної рослинності, кущів, трав’янистої рослинності, моху гіпнового (зеленого), сфагнового (білого) та ін.;

· ступінь розкладання торфу показує вміст у торфу рослинних залишків, визначається візуально. За ступенем розкладання розрізняють:

– слаборозкладені торфовища – коли значна частина (понад 60%) рослинних залишків не розклалася, а зберігається у вигляді стовбурів дерев, стеблин та ін.;

– середньорозкладені торфовища – з ступенем рослинних залишків, що збереглися, від 40 до 60%;

– добрерозкладені торфовища – коли більша частина (понад 60%) рослинних залишків розклалась і є безструктурною масою.

· зольність торфу – показує вміст у торфу мінеральних речовин (золи під час згорання) у процентах. Торфовища з значною зольністю краще застосовувати для вирощування на них сільськогосподарських культур, а з меншою – на паливо;

· потужність торфу – торфовища поділяються на малопотужні з шаром торфу до 1 м, середньопотужні – 1 – 2 м і потужні – понад 2 м;

· велика вологість і вологоємкість торфу у природному стані. Неосушений торф має за об’ємом 88 – 97% води, 2 – 10% сухої речовини і 1 – 7% газів. Торфовища мають високу вологоємкість - здатність поглинати велику кількість води і добре утримувати її;

· осідання торфу у процесі осушення – це ущільнення торф’яного перелогу під час видалення з нього води. Осідання спостерігається упродовж тривалого часу (до 15 – 20 років), але основна частина його відбувається у перші 2 – 3 роки. Величина осідання торфу може досягати 10 – 15% для щільних торфовищ і 25 – 40% для пухких;

· просідання торфу – ущільнення торф’яного перелогу під дією зовнішніх навантажень – дамб, дорожнього полотна, важких машин;

· Водопроникність торф’яних ґрунтів. Коефіцієнт фільтрації торфу до осушення становить у середньому від 0,2 до 2,0 м/ доб., у процесі осушення та ущільнення торф’яного перелогу він може зменшуватись у 2 – 3 рази і більше.

Утворення боліт обумовлюється характером ґрунтоутворювальних процесів, а також гідрографічними та гідрогеологічними факторами. Прийнято розрізняти два основних типи заболочування та болотоутворення: заболочування суші, заторфовування водоймищ.

Осушувальна система і її елементи.

Осушувальні системи – це комплекс заходів та споруд, спрямованих на запобігання або ліквідацію надмірного зволоження земель та призначених для видалення з осушуваної території надлишкової поверхневої і ґрунтової води.

Основні елементами осушувальної системи.

1. Водоприймач (річка, озеро та ін.) - призначений для прийому води з осушуваної території.

2. Осушувальна мережа, яка за призначенням поділяється на регулювальну, огороджувальну та провідну:

- регулювальна мережа призначена для відведення з кореневмісного шару надлишкових вод і підтримання в ньому оптимального водно-повітряного режиму;

- огороджувальна мережа призначена для захисту осушуваної території від припливу надлишкових поверхневих і ґрунтових вод зі сторони;

- провідна осушувальна мережа збирає надлишкову воду з регулювальної і огороджувальної мереж і відводить за межі осушуваної території в водоприймач.

3. Зволожувальна або зрошувальна мережа, яка забезпечує подачу води у кореневмісний шар ґрунту у посушливі періоди.

4. Гідротехнічні споруди – призначені для керування потоком води у каналах і трубопроводах.

5. Водосховища - проектуються для регулювання стоку і забезпечення зволоження осушених земель.

6. Дамби обвалування – забезпечують захист осушуваних земель від затоплення.

7. Дорожна мережа – служить для проїзду транспорту і сільськогосподарських машин на осушувальній системі, (дороги, мости, переїзди та ін.).

8. Природоохоронні споруди і пристрої – застосовуються для охорони ґрунтового покриву, тваринного і рослинного світу, (лісові смуги, охоронні зони, пляжі, підживлювальні і скидні канали для водоймищ, мости-переходи для диких тварин та ін.).

9. Експлуатаційні споруди – забезпечують контроль і керування водним режимом ґрунтів, а також підтримання меліоративної системи у справному стані.

Осушувальна система може включати всі перелічені елементи або тільки деякі з них за потребою.

Рис 93. Схема осушувально-зволожувальної системи на заплавних торф’яних землях

1 – річка-водоприймач; 2 – магістральний канал; 3 – транспортуючі збірники; 4 – відкриті колектори;

5 – нагірно-ловильні канали: 6 – зволожувальний канал; 7 – кротові дрени; 8 – шлюзи-регулятори;

9 – захисна дамба; 10 – випускний шлюз; 11 – насосна станція; 12 – водосховище.

Рис. 94. Схема закритої дренажної системи

а – план системи; б – розріз по дренажному колектору;

1 – колектор 1 порядку; 2 – колектор 2-го порядку; 3 – дрена; 4 – відкритий канал-водоприймач;

5 – гирло; 6 – колодязь з’єднувальний; 7 – колодязь-поглинач; 8 – колодязь-регулятор;

9 – колодязь- відстійник; 10 – колодязь-перепад.

Види осушувальних систем.

Осушувальні системи поділяються на такі види.

Ø За характером дії на водний режим ґрунту:

§ осушувальні системи односторонньої дії;

§ осушувальні системи з попереднім шлюзуванням;

§ осушувально-зволожувальні системи двосторонньої дії.

Ø За способом відведення надлишкових вод з осушуваної території у водоприймач:

§ самопливні;

§ з машинним водопідйомом (польдерні системи);

§ змішані.

Ø За конструкцією;

§ відкриті системи;

§ закриті системи;

§ комбіновані системи.

Ø За розміщенням осушувальної мережі на місцевості;

§ горизонтальні;

§ вертикальні.

Сучасні меліоративні системи за характером дії на водний режим ґрунтів проектуються, як правило, осушувально-зволожувальними двосторонньої дії, за конструкцією – комбінованими.

Вимоги до осушувальних систем.

Осушувальна система має забезпечувати створення сприятливого водного режиму ґрунтів для вирощування високих і гарантованих врожаїв сільськогосподарських культур.

Сучасні осушувально-зволожувальні системи, що ґрунтуються на відкритій чи закритій регулювальній мережі з використанням традиційних конструкцій регулювальних споруд та технічних заходів водорегулювання, мають низку експлуатаційних вад, які істотно знижують ефективність використання осушених земель: нерівномірність регулювання рівнів ґрунтової води та вологості ґрунту, пересушення або перезволоження окремих ділянок, недостатня оперативність управління системою та ін.

Перспективним напрямом розвитку осушувально-зволожувальних систем є перехід на блочно-модульний принцип будови системи з управлінням рівнів ґрунтових вод, розроблений в інституті "Укрдніпроводгосп". Структурна система складається з окремих блоків (сівозмін), усередині яких поля обслуговуються автономними модульними ділянками. Управління блоками здійснюється з головної споруди за допомогою автомата нижнього б’єфа з дистанційним управлінням. Керування модульними ділянками ведеться з розподільних вузлів за допомогою гідроавтоматів багатофункціонального призначення або мікропроцесорів, що працюють за заданим алгоритмом. Система забезпечує безперервне автоматичне регулювання рівня ґрунтових вод у різних експлуатаційних режимах усіх її технологічних ланок. Даний принцип реалізовано на дослідно-виробничих ділянках Ірпінської осушувально-зволожувальної системи та системи "Смолянка" в Чернігівській області.

Презентація «Основні відомості про осушення»

Презентація «Осушення 1»

Презентація «Осушення 2»

Презентація «Осушення 3»

3.2. Режим осушення земель

Вимоги сільськогосподарського виробництва до водного режиму осушуваних земель.

Для вирощування високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур необхідно створювати оптимальні умови всіх найважливіших для життя рослин факторів зовнішнього середовища: вологи, повітря, поживних речовин, тепла і світла.

Водний режим ґрунтів має бути таким, під час якого забезпечуються оптимальні умови для росту сільськогосподарських культур. Необхідний водно-повітряний режим грунту встановлюють для таких періодів:

ü росту сільськогосподарських культур (вегетаційний період);

ü основних сільськогосподарських робіт;

ü найбільшого перезволоження грунту.

Періоди найбільшого перезволоження грунту (весняного сніготанення та літньо-осінніх злив і затяжних дощів) – називаються критичними.

Оптимальний водно-повітряний режим грунтів характеризується наступними показниками:

1. Аерація грунту має бути такою, під час якої забезпечується вільний газообмін між грунтом та атмосферою. Оптимальний рівень аерації становить 20 – 40% шпаруватості грунту.

2. Оптимальна вологість осушуваних грунтів у вегетаційний період повинна становити від 55 до 80% повної вологоємкості, 70 – 80% відповідають вологолюбним рослинам, 55 – 65% - зерновим та технічним культурам.

3.Норма осушення – це необхідна глибина стояння рівня грунтових вод, за якої у кореневмісному шарі грунту підтримується оптимальний водно-повітряний режим для сільськогосподарських культур. Норма осушення залежить від:

ü видів сільськогосподарських культур;

ü видів грунту і в першу чергу від висоти капілярного підняття вологи в них;

ü періодів року;

ü кліматичних факторів (опадів та випаровування).

Норма осушення встановлюється на посівний, вегетаційний та збиральний періоди. В основному, приймають норми осушення, які наведено в табл. 62.

Таблиця 62

Норми осушення сільськогосподарських культур

Культура	Середні значення норм осушення, см
	передпосів ний період	перший місяць вегетації	другий місяць вегетації
Зернові ярі Зернові озимі Конопля Картопля,цукрові і кормові буряки Овочі, соняшник, кукурудза на силос	45…50 70…80 50…60 70…80 50…60	70…80 70…80 70…85 85…100 70…80	70…90 70…90 85…105 90…100 80…100

Норма осушення – простий та зручний показник водного режиму, але його не можна застосовувати до важких мінеральних земель, на яких у періоди весняного сніготанення та літньо-осінніх дощів може утворюватись верховодка, не пов’язана з грунтовими водами. На таких землях встановлюється допустима тривалість перезволоження.

4. Допустима тривалість перезволоження. Допустимі строки вивільнення орного (0 – 25 см) шару грунту від надлишкової води такі: для зернових і овочевих культур -1 – 2 доби, для багаторічних трав – 2 – 3 доби.

З підорного (30 – 50 см) шару надлишкова вода повинна відводитись на наступні 2 – 3 доби, а з горизонту 50 – 80 см – ще за 4 – 5 діб.

У вегетаційний період затоплення без зниження врожаїв сільськогосподарських культур можливе не більше як на 0,5 доби для зернових, 0,8 – для овочевих культур і коренеплодів і 1 – 2 доби – для багаторічних трав.

Весною не допускається затоплення озимих зернових. Луки, залежно від складу травосуміші, можуть затоплюватись на 10 – 25 діб.

Причини перезволоження осушуваних земель

Надлишкове зволоження земель відбувається під дією комплексних зональних факторів.

Ø Клімат – зональна умова, в основі якої закладені атмосферні опади та сумарне випаровування з поверхні грунту і рослинами. Тому у зоні надлишкового зволоження, де опади перевищують сумарне випаровування, розміщено понад 70% всіх перезволожених земель.

Ø Геологічна будова виявляє значний вплив на водний режим території. Найбільш заболочені великі впадини і пониження земної поверхні, складені потужною товщею осадових порід, в які стікають поверхневі та підземні води з прилеглих височин. Ці води є додатковими до атмосферних опадів джерелами надлишкового зволоження. До таких крутих понижень належать Білоруське та Українське Полісся, Мещерська, Барабинська, Колхідська та інші низини.

Ø Рельєф місцевості також істотно впливає на заболоченість грунту. У зоні надлишкового зволоження менше заболочені підвищені елементи рельєфу (водорозділи, круті схили). Найбільш заболочені безстічні, слабопроточні пониження та безпохилі рівнини.

Ø Природна дренованість характеризується густиною річної мережі, її глибиною, похилами поверхні землі, водопроникністю грунтів та порід, що їх підстилають.

Ø Літологічні умови характеризують будову грунтів і порід, що їх підстилають. Добре проникні грунти (піски, супіски) рідко бувають надлишково зволоженими, проте на важких грунтах (глина, суглинки) вода застоюється і тривалий період грунт перезволожений. За неоднорідної літологічної будови на погано проникних грунтах як на водоупорі вода на тривалий час застоюється, формуючи безстічну верховодку. На болотах надлишкова зволоженість і характер її формування залежать від будови ложа болота та прилеглих схилів.

Ø Гідрогеологічні умови характеризують перезволоженість грунту за ознакою залягання рівня грунтових вод над водоупором, який формується за рахунок поглинутих атмосферних опадів.

Причиною перезволоження земель можуть бути напірні, артезіанські води, що знаходяться у водоносних горизонтах, перекритих слабкопроникними водоупорними шарами. Перезволоження грунтів може бути викликане і діяльністю людини (антропогенне заболочення):

- затоплення земель при спорудженні водосховищ;

- каналів міжбасейнових перекидок стоку;

- зрошувальних та обвідних каналів;

- заболочування лісових вирубок ( за рахунок усунення біологічного дренажу).

Типи водного живлення.

Тип водного живлення об’єднує всі основні джерела перезволоження земель. Встановлюють його на основі аналізу причин перезволоження грунтів за матеріалами геолого-гідрогеологічних, грунтових і інших досліджень та вишукувань. Розрізняють такі типи водного живлення:

атмосферний – основним джерелом перезволоження є атмосферні опади. На ділянках з малими похилами та глинистими слабкопроникними грунтами атмосферні опади застоюються на поверхні і в орному шарі, періодично утворюючи верховодку. Атмосферний тип водного живлення проявляється також на плоских рівнинах.

грунтовий – перезволоження проходить під впливом неглибокого залягання рівнів грунтових вод і притоків грунтових вод зі сторони схилів.

грунтово-напірний – характерний для грунтів, на яких нижче безнапірних вод залягають водоносні горизонти, що містять напірні води. Вони надходять знизу через "вікна" (розмиви) водонепроникної товщі або під тиском просочуються через слабкопроникний шар (капілярне підживлення).

схиловий (делювіальний) – характерний для рівнин, на які поверхневий стік поступає зі схилів.

намивний (алювіальний) – звичайний для річних і озерних заплав, перезволожених за рахунок періодичного затоплення водами, що надходять на заплави з річок під час розливів. Тут найскладніший водний режим. Живлення здійснюється за рахунок намивних алювіальних і схилових вод, а також за рахунок атмосферних опадів, грунтового безнапірного (а іноді і напірного) живлення.

Рис. 95. Схеми різних типів водного живлення

а – атмосферні опади; б – грунтові безнапірні води; в – грунтові напірні води;

г – намивні руслові води; д – намивні схилові води.

1 – водоносний пласт; 2 – водоупор; 3 – торф; 4 – побутовий рівень води; 5 – паводковий рівень води.

Таким чином, основними причинами надлишкового зволоження є:

- слабководопроникних грунтів - уповільнений поверхневий стік;

- водопроникних грунтів - високе стояння рівня грунтових вод і уповільнений поверхневий стік;

- заплавних земель - затоплення їх під час паводків.

Водний баланс і його елементи.

Водний баланс – кількісна характеристика типу водного живлення. Він визначається співвідношенням між приходом і витратами вологи в грунті за визначений проміжок часу.

Для вегетаційного періоду розрахунок водного балансу кореневмісного шару грунту виконують за формулою

± M = W_пр + P_e - E

М – показник водного балансу, м³/га; за негативного його значення ( – М ) у вегетаційний період буде спостерігатись дефіцит грунтової вологи і необхідне додаткове зволоження, за позитивного заченні (+М) – у грунті буде надлишок вологи, який необхідно відвести для підтримання у кореневмісному шарі грунту допустимих запасів вологи;

W_пр – запас продуктивної вологи у грунті на початок вегетаційного періоду, м³/га;

P_e – ефективні опади за вегетаційний період, м³/га;

Е – сумарне випаровування (водоспоживання) рослинами і грунтом за вегетаційнй період, м³/га.

Складові рівняння водного балансу визначаються так:

1.Запас продуктивної вологи у розрахунковому шарі грунту, м³/га, на початок вегетаційного періоду визначають за формулою

W_{п р} = p H_p (γ_поч - β_min ),

р – шпаруватість грунту, % від об’єму;

H_p – потужність розрахункового шару грунту, м, приймається, як правило, 1 м;

γ_поч і β_min – середня для розрахункового шару у процентах від повної вологоємкості вологість грунту на початок вегетаційного періоду і найменша допустима у вегетаційний період.

2. Ефективні опади, м³/га, за вегетаційний період

Р_е = 10 k_в h_p,

10 – переводний коефіцієнт від шару опадів ( у мм) до об’єму води ( у м³/га);

k_в – коефіцієнт використання опадів;

h_p – розрахункові опади за вегетаційний період, мм.

3.Сумарне випаровування, м³/га, за вегетаційний період на осушуваних землях України рекомендується визначити за формулою Янголя

Е = α У + n Σ D,

α – коефіцієнт, що залежить від виду сільськогосподарських культур (табл. 63 );

У – проектна врожайність сільськогосподарських культур, т/га;

n – коефіцієнт, що залежить від середньої за вегетаційний період глибини залягання рівня грунтових вод Н (табл.64. );

Σ D – сума середньодобових дефіцитів вологості повітря за вегетаційний період, мм.

Таблиця 63

Значення коефіцієнта α

Культура	Основна продукція	α	Культура	Основна продукція	α
Багаторічні трави Багаторічні трави Кукурудза Зернові ярі Зернові озимі Зернобобові Кормові коренеплоди	Сіно Зелена маса Зелена маса Зерно Зерно Зерно Корені	187,5 50,7 19,2 70,6 70,6 100,8 24,6	Буряки цукрові Буряки столові Капуста Морква Картопля Томати Льон	Корені Корені Головки Корені Бульби Плоди волокно+зерно	46,0 26,4 36,3 38,2 57,1 24,3 580

Таблиця 64

Значення коефіцієнта n

Н, м	N	Н, м	n
0,6 0,7 0,8	5,2 4,4 3,8	0,9 1,0 1,1	3,1 2,7 2,3

На основі водно-балансових розрахунків встановлюють тип меліоративної системи та необхідну кількість води М на зволоження. Якщо для більшості сільськогосподарських культур величина М для середнього і сухого років негативна, то слід проектувати осушувально-зволожувальну систему двосторонньої дії, якщо величина М позитивна - осушувальну систему односторонньої дії, якщо значення М наближається до 0, то проектують осушувальну систему з попереджувальним шлюзуванням.

Презентація «Режим осушення»

3.3 Методи і способи осушення

Методи осушення визначають основні шляхи усунення надлишкової зволоженості земель. Вони призначаються залежно від типів водного живлення та причин надлишкового зволоження.

Основні методи осушення:

· зниження рівня грунтових вод;

· зниження напірності грунтових вод;

· прискорення стоку поверхневих вод і відведення води з орного горизонту;

· огородження осушуваної території від припливу з боку надлишкових поверхневих та грунтових вод.

Способи осушення – це технічні заходи, за допомогою яких забезпечується боротьба з надлишковим зволоженням земель. Вони залежать від методів осушення, господарського використання територій, економічних можливостей, досягнень науки і техніки.

Основні способи осушення:

· закритий горизонтальний дренаж;

· відкриті канали;

· нагірні і ловильні канали;

· вертикальний дренаж.

Орні землі осушують переважно закритим горизонтальним дренажем. Низькопродуктивні луки та пасовища – мережею відкритих каналів. Огородження осушуваних територій – нагірними і ловильними каналами. У відповідних гідрогеологічних умовах за грунтового та грунтово-напірного типів водного живлення – вертикальним дренажем.

В останні роки розробляються вакуумні та вакуумно-нагнітальні системи закритого дренажу, які будуть сприяти прискоренню відведення надлишкових вод.

Отже, всі розглянуті методи і способи осушення земель, необхідно застосовувати у комплексі з такими заходами:

• регулювання річок-водоприймачів для поліпшення пропуску паводків на заплавах;

• регулювання (затриманням) стоку на водозборі і у верхів’ї річки за допомогою будівництва ставків та водосховищ, створення лісових смуг;

• агромеліоративними, спрямованими на прискорення поверхневого стоку або підвищення водопроникності осушуваних земель.

Презентація «Вибери метод і спосіб осушенняМеліорація Вероніки»

3.4 Осушувальні мережі

Регулювальна мережа.

Призначення і види регулювальної мережі. Регулювальна мережа призначена для видалення із грунтів надлишкової вологи і підтримання в них необхідного водно-повітряного режиму. За принципом дії регулювальна мережа поділяється на:

Ø дренажну, що забезпечує своєчасне зниження рівня грунтових вод до норми осушення;

Ø збиральну, яка забезпечує відведення надлишкових поверхневих вод і вод з орного горизонту у задані строки.

Мережа щодо зниження рівня грунтових вод проектується на порівняно водопроникних грунтах ( з коефіцієнтом фільтрації у верхньому метровому шарі понад 0,3 м/доб.); мережа щодо прискорення поверхневого стоку викорисовується під час осушення важких за механічним складом грунтів.

За конструкцією регулювальна мережа виконується:

Ø відкритою (канали) ;

Ø закритою (закритий дренаж).

За розміщенням на місцевості мережа може бути:

Ø систематичною ( під час осушення всієї території);

Ø вибірковою ( для осушення окремих ділянок).

Переваги і недоліки відкритої регулювальної осушувальної мережі. Відкриті регулювальні канали прості

за конструкцією і дешеві у будівництві. Але вони мають низку недоліків:

ü разом з смугами відчуження займають значну частину осушуваної площі (до 15 – 20%), у зв’язку з чим знижується коефіцієнт земельного використання – K_ul;

ü ускладнюють роботу сільськогосподарських машин і знижують їх продуктивність;

ü під час осушення відкритими каналами потрібно багато споруд – шлюзів регуляторів і переїздів;

ü канали є розсадниками бур’янів;

ü значні експлуатаційні витрати для обслуговування.

Тому використання відкритої мережі у наш час обмежене.

Переваги і недоліки закритої регулювальної осушувальної мережі. Під час влаштування закритої осушувальної мережі не буде втрат площ, підвищується коефіцієнт земельного використання, немає перепон щодо механізації сільськогосподарських робіт, спрощується і здешевлюється експлуатація системи, полегшується внутрішньогосподарське землевпорядкування, скорочується кількість споруд на відкритих каналах. До недоліків закритої мережі належать:

ü повільне відведення поверхневих вод;

ü висока вартість будівництва.

Незважаючи на ці недоліки, закритий дренаж є основним способом осушення сільськогосподарських угідь.

Відкриті і закриті збирачі.

Відкриті канали-збирачі застосовують в основному під час екстенсивного використання осушуваних територій, наприклад природних сіножатей, лісів та ін.

Систематична мережа проектується у плані лише впоперек напрямку поверхневих вод, що витікають, під гострим кутом до горизонталей і на певних відстанях одна від одної. Відстань між відкритими збирачами залежить від інтенсивності опадів, похилів та шорсткості поверхні землі. На практиці відстань між відкритими збирачами приймають від 50 до 100 м. Вибіркова мережа відкритих збирачів проектується на тальвегах. Довжину відкритих збирачів приймають 300 – 500 м, глибину 0,7 – 0,8 м. Форма поперечного перерізу – трапецієподібна, ширина по дну 0,25 – 0,4 м, коефіцієнт закладання укосів – 1,0 – 1,5. Нарізають відкриті збирачі звичайними канавокопачами. Відкриті збирачі перешкоджають руху сільськогосподарських машин. Замість них можна застосовувати улоговини, що мають більш пологі укоси – (4 – 10). Глибину улоговини приймають від 10 – 20 см у витоку до 40 – 50 см у гирлі.

Рис. 96. Розміщення в плані відкритих збирачів:

1 – відкриті збирачі; 2 – провідний канал

Закриті збирачі на відміну від звичайного закритого дренажу мають у траншеї фільтрувальну засипку з піску, гравію, шлаку до підошви орного шару. Поверхневі води проходять фільтрувальну засипку і надходять у гончарні або інші трубки. Через орний шар і фільтрувальну засипку надходить від 30 до 60% води, інша вода надходить як у звичайні дрени. Закриті збирачі працюють як звичайні дрени для відведення верховодки і як збирачі для відведення поверхневих вод. Відстань між закритими збирачами визначають за спеціальним графіком залежно від механічного складу грунтів і приймається в межах від 12 до 24 м. Глибину закритих збирачів приймають 0,8 – 1,0 м, довжину до 200 м. У плані їх проектують впоперек витоку поверхневих вод.

Види регулювальної мережі для прискорення відведення поверхневих вод.

На слабоводопроникних мінеральних грунтах, важких за механічним складом, опади і весняні води не просочуються у глибокі горизонти, а застоюються на поверхні і в орному горизонті, створюючи тимчасове надлишкове зволоження.

Для боротьби з надлишковим зволоженням на таких грунтах проектується регулювальна мережа щодо прискорення поверхневого стоку. Прискорення відведення поверхневих вод здійснюється за рахунок скорочення шляху руху води по поверхні до осушувальної мережі.

Регулювальна мережа щодо прискорення поверхневого стоку поділяється:

а) за конструкцією –- на відкриту, закриту і комбіновану;

б) за характером влаштування – на постійну і тимчасову;

в) за розміщенням на місцевості – на систематичну і вибіркову.

Основні види постійної регулювальної мережі: відкриті канали-збирачі, закриті збирачі, улоговини. До тимчасової регулювальної мережі належать тимчасові канали, борозни та ін. Для підвищення ефективності регулювальної мережі на важких за механічним складом слабководопроникних грунтах необхідно додатково застосовувати заходи із організації поверхневого стоку та агромеліоративні заходи.

Відкрита мережа із зниження рівнів грунтових вод.

Мережу відкритих каналів застосовують під час осушення:

· природних малопродуктивних сіножатей;

· мілкоперелогових торфовищ, що підстилаються піщаними водопроникними грунтами;

· земель у зоні вічної мерзлоти і з глибоким їх промерзанням;

· територій, у грунтових водах яких є понад 20 мг/л закислого заліза;

· під час попереднього осушення глибоких торфовищ.

Відкриті канали для зниження рівнів грунтових вод проектують трапецієподібного перерізу з шириною по дну 0,4 – 0,6 м, глибиною 1,0 – 1,2 м, з закладанням укосів – 1,0 – 1,5. Відстань між відкритими каналами залежить у першу чергу від водопроникності грунтів і приймається в межах 60 – 100 м, рідше 150 м.

На торфовищах, що підстилаються з глибини 1,0 – 1,5 м добре водопроникними піщаними грунтами, відкриті канали врізають у водопроникний грунт до 30 – 50 см, завдяки чому досягається більший осушувальний ефект. У цьому випадку відстань між відкритими каналами може бути збільшена до 300 – 600 м.

Закритий горизонтальний дренаж.

Закритий дренаж – це порожнини, що влаштовують у грунті для прийому і відведення надлишкових вод. За способом влаштування горизонтальний дренаж поділяється на траншейний і безтраншейний.

Траншейний дренаж влаштовують з гончарних та пластмасових труб, а також з місцевих матеріалів. Для великих закритих колекторів (діаметром 20 см і більше) застосовують азбестоцементні та залізобетонні труби.

Дренаж з місцевих матеріалів є найдревнішим видом дренажу. Траншеї, заповнені камінням, влаштовували для осушення у древньому Римі. Дерев’яні жолоби і труби з дощок застосовували в ХI - ХII столітті у древньоруських містах Новгороді і Пскові для відведення напірних вод із джерел. Для заповнення траншей можна застосовувати також

жердини, фашини та ін. Між камінням, жердинами і хворостинами будуть великі водопровідні щілини, але вони швидко замулюються. Дренаж з місцевих матеріалів недовговічний і вимагає значних витрат ручної праці, тому в останні роки майже не застосовується.

Гончарний дренаж застосовують при осушенні мінеральних грунтів мілкоперелогових торфовищ (потужністю до 1,2 м), а також на потужних торфовищах після попереднього осушення їх відкритими каналами. В останньому випадку на потужних торфовищах гончарні трубки укладають на стелажі.

Гончарні трубки згідно з ГОСТ 8411- 74 "Трубы керамические, дренажные. Технические условия" виготовляються стандартних діаметрів від 5 до 25 см і довжиною 33 см. Товщина стінок - від 1,1 до 2,5 см, маса трубок - від 1 до 12,5 кг. Зовні трубки виконуються круглими або багатогранними.

Трубки укладають впритул одна до одної, зазори, що між ними утворюються, не мають перевищувати 1 – 2 мм, для цього трубки в траншеї підганяють вручну. В останні роки гончарні трубки почали з’єднувати за допомогою пластмасових муфт. Вода у гончарні дрени надходить через зазори між трубками або через перфорацію у пластмасових муфтах. Для запобігання замуленню частинками грунту застосовують захисно-фільтрувальні матеріали – органічні (мох, торф’яна крихка, тирса та ін.) або синтетичні (склотканина, скловата та ін.), якими обгортають повністю труби або тільки стики.

Пластмасовий дренаж застосовують у мінеральних і торф’яних грунтах за вмісту в них розчиненого заліза не більше 5 мг/л. Пластмасові труби виготовляють із полівінілхлориду (ПВХ) або поліетилену високої міцності (ПВП) діаметром від 50 до 125 мм.

Товщина стінок – від 1 до 3 мм, маса 1м труб – від 0,3 до 1,0 кг. Труби випускають суцільними гладкостінними або гофрованими з поздовжніми чи круглими перфораціями (отворами) для прийому води, а також витими, що мають значно більші отвори. Пластмасові дрени також захищають фільтрами від замулення.

Укладають їх в траншеї пристосованими для цього дреноукладачами ЭТЦ-202А. В останні роки все більше застосовується безтраншейний спосіб укладання пластмасових труб за допомого дреноукладача МД-4. Цей дреноукладчик продавлює у грунті щілину шириною 20 см і забезпечує укладання пластмасових труб діаметором від 50 до 90 мм на глибину 180 см.

Рис. 97. Дренажні труби

I – гончарні труби; II – пластмасові труби;

а і в – циліндрична і гранована; б - перфорована; г – рифлена; д – гладенькостінна з поздовжніми щілинами; е – гофрована з круглими перфораціями; ж – вита; з – пластмасова з’єднувальна муфта.

Безтраншейний спосіб будівництва пластмасового дренажу можна застосовувати у торф’яних і мінеральних грунтах з коефіцієнтом фільтрації не менше 0,3 м/доб.

До безтраншейних видів дренажу належать також кротовий і щілинний дренажі.

Кротовий дренаж – це порожнини у грунті, що продавлюються за допомогою кротодренажних машин КН-1200, Д-657 та інших. Ці машини начіпляються на трактори. Під час руху ніж, розміщений у вертикальній площині, прорізає у грунті щілину, а дренер і розширювач, закріплені внизу ножа, продавлюють круглі отвори необхідного діаметра. Кротові дрени доцільно застосовувати для осушення безпенькових боліт під час розкладання торфу менше 60% і потужності торф’яного покладу понад 0,8 – ,0 м. Ці дрени можуть застосовуватись і на мінеральних грунтах, що складені глинистими однорідними грунтами. Діаметр кротових дрен у мінеральних грунтах приймають 6 – 8 см, у торфовищах продавлюють отвори діаметром 15 – 20 см, які під дією пружних сил майже відразу стискаються до 10 см. Похил дрен у торф’яних грунтах приймають не менше 0,015, довжину до 150 – 200 м. Кротові дрени впускають у відкриті канали і їх гирла закріплюють відрізками гончарних, пластмасових або інших трубок. Нарізають кротові дрени від каналу до середини. Найкращий час для влаштування кротового дренажу – рання осінь, коли рівні грунтових вод розміщуються глибоко і поля вільні від посівів.

Щілинний дренаж застосовують для осушення як пенькуватих так і безпенькуватих боліт з ступенем розкладання торфу менше 50 – 60%. Цей вид дренажу застосовується в основному під час осушення боліт для торфодобування. Щілинний дренаж влаштовують за допомогою дренажно-щілинних машин ДШ-1,2 і ДЩ – 1,4. Різальний ланцюг цих машин у процесі руху вирізає у торфу щілину шириною 11,5 см і глибиною 1,2 – 1,4 м. За різальним ланцюгом розміщені два конусних диска, які стискають верхню частину щілини, закриваючи її на глибину 50 см.

Заходи щодо боротьби з замуленням дрен залізистими сполуками. На ділянках, де грунтові води мають закисне залізо (понад 3 мг/л), виникає загроза закупорки дренажних ліній залізистими сполуками. Під час осушення і аерації розчинені закисні форми заліза в результаті хімічних реакцій та життєдіяльності бактерій переходять у нерозчинені окисли, що випадають в осад. Такого замулення зазнає у першу чергу пластмасовий дренаж, тому на об’єктах, у грунтових водах, в яких є понад 5 мг/л закисного заліза, пластмасові дренажі не влаштовують.

Для захисту дрен від замулення і закупорювання залізистими сполуками застосовують профілактичні заходи, спрямовані на:

· перехоплення ловильними каналами грунтових вод і джерел з високим вмістом розчиненого заліза;

· збільшення пропускної здатності дренажних ліній і швидкостей руху води в них; для цього збільшують діаметри дрен і колекторів та їх похили;

· недопущення в дренажній лінії кисню повітря, для чого передбачають підтоплення гирлових ділянок колекторів і влаштовують дренажні колодязі закритого типу;

· затримання залізистих сполук у грунті на підході до дрен за допомогою внесення на поверхню грунту і в траншейні засипки інгібіторів (вапна або фосфорного борошна), що зв’язують залізо.

Вохристі осади, що накопичились у дренах, видаляють із дренажних ліній механічним очищенням (йоршами, щітками), а також промиванням чистою водою або хімічними розчинами.

Визначення глибини закладання дрен і відстані між ними..

Глибину закладання дрен і відстань між ними визначають із умови забезпечення необхідного зниження рівня грунтових вод у задані строки.

Глибина закладання регулювальних дрен має бути більшою необхідного зниження рівня грунтових вод (норми осушення) внаслідок спаду депресійної кривої від міждрення до дрен і тим більше, чим більша відстань між ними. При цьому необхідна глибина закладання дрен Т, м, визначається за залежністю

Т = Н_пос + h₂

Н_пос – норма осушення на посівний період, для сільськогосподарських культур ранньої весняної сівби приймається 0,45 – 0,6 м;

h₂ – спад депресійної кривої від міждрення до дрен, що залежить від інтенсивності відведення дренажних вод і відстані між дренами, на кінець передпосівного критичного періоду, становить у середньому 0,3 – 0,5 м.

Рис. 98. Схема до розрахунку глибини закладання дрен і відстані між ними.

1 – рівень грунтових вод на початку розрахункового періоду; 2 – те саме в кінці розрахункового періоду; 3 – поверхня землі; 4 – водоупор; 5 – дрена.

Глибина закладання гончарних і пластмасових дрен, крім того, має бути більше глибини промерзання грунтів у даній місцевості, інакше дрени будуть закупорюватись льодом, тривалий час не будуть працювати і швидше зруйнуються.

У торф’яних грунтах глибину закладання дрен збільшують на величину осідання і спрацювання торфу.

Оптимальну глибину закладання гончарних і пластмасових дрен у польових сівозмінах на мінеральних грунтах і торфовищах після їх осідання приймають 1,0 – 1,2 м, у садах – 1,2 – 1,4 м. Середня глибина закладання кротових дрен у торф’яних грунтах 0,8 – 1,0 м.

Відстань між дренами встановлюється розрахунком і коректується дослідними даними існуючих осушувальних систем, побудованих в аналогічних умовах, та рекомендаціями науково-дослідних організацій. Відстань між дренами залежить від:

ü водно-фізичних властивостей і в першу чергу від коефіцієнтів фільтрації і водовіддачі;

ü глибини закладання дрен;

ü норми осушення;

ü розрахункового часу, за який необхідно забезпечити зниження рівня грунтових вод;

ü від кліматичних факторів ( від опадів і випаровування);

ü від місцевих умов - похилів поверхні землі, місця розташування дренажу на схилі.

Відстань між довершеними дренами (які прорізають весь водопроникний шар грунтів і лежать на водоупорі) визначають за формулами

• О.М.Костякова

K t_р h₁ h₂

Е_дов = 2 √-----------------------,

φβ ( h₁ - h₂ )

• А.М.Янголя

K t_р h₁ h₂

Е_дов = 2 √-----------------------,

β ( h₁ - h₂ α ) + N - e

• Й. Роте

k

Е_дов = 2 h_ср √------,

Р_ср

Е_дов – відстань між довершеними дренами, м;

k – коефіцієнт фільтрації водопроникного шару грунтів, м/добу;

t_р - розрахунковий час зниження рівня грунтових вод посередині між дренами, приймається для умов України 10 – 15 діб;

h₁ – напір води на початку розрахункового періоду, h₁ = Т – u;

Т – середня глибина закладання дрен, м;

u – глибина стояння рівня грунтових вод на початку розрахункового передпосівного періоду, становить 0 – 0,1 м;

h₂ – напір наприкінці розрахункового періоду, h₂ = Т – Н_пос

Н_пос – норма осушення;

φ і α – коефіцієнти, що враховують кривизну депресійної поверхні, приймають 1,0 м;

β – коефіцієнт водовіддачі грунту;

N – опади за розрахунковий період, м ;

е – випаровування за розрахунковий період, м;

Р_ср – середній за розрахунковий період приплив до дрен, м/добу;

h_ср – середній за розрахунковий період напір.

За великої потужності водопроникних грунтів дрени проектуються недовершеними (не доводяться до слабоводопроникної основи) і відстань між ними визначається за формулою

Е_недов = Е_дов √ В,

В – коефіцієнт висячості, що визначається за формулою В.С.Козлова.

Під час встановлення відстані між регулювальними дренами слід враховувати місцеві рекомендації та дослідні дані. Часто відстань між дренами визначають залежно від механічного складу грунтів. У табл. 65 наведено оптимальні відстані між гончарними дренами на мінеральних надлишково зволожених землях України залежно від вмісту в них часточок діаметром менше 0,05 мм.

Таблиця 65

Оптимальні відстані між гончарними дренами на мінеральних землях України

Вміст часточок грунту діаметром менше 0,05 мм,%	Відстань між дренами, м, за похилу місцевості
	менше 0,005	0,005 – 0,03	понад 0,03
100 – 80 80 – 60 60 – 40 40 – 30 30 – 20 20 – 10 10 – 00	10 – 13 13 – 15 15 – 18 18 – 20 20 – 23 23 – 25 25 – 30	11 – 14 14 – 16 16 – 20 20 – 22 22 – 25 25 – 27 27 – 33	15 – 20 20 – 22 22 – 27 27 – 30 30 – 34 34 – 37 37 – 45

На торфовищах потужністю понад 0,6 м, що підстилаються як добреводопроникними, так і слабководопроникними мінеральними грунтами, відстань між закритими дренами допускається приймати за даними табл. 66.

Таблиця 66

Відстань між дренами на торфовищах

Потужність шару торфу, м	Відстань між дренами на болотах. м
	що не мають деревного і очеретяного торфу		що мають деревний і очеретяний торф
	за ступенем розкладання торфу, %
	40	40	40	40
Торфовища, що підстилаються водонепроникними грунтами 0,6 – 0,9 20 21 – 22 23 24 – 25 0,9 – 1,2 20 23 – 24 25 26 – 27 1,2 – 1,5 24 25 – 26 27 28 – 29 Торфовища, що підстилаються водопроникними грунтами 0,7 – 0,9 24 25 – 26 27 28 – 29 0,9 – 1,2 26 27 – 28 29 30 – 31 1,2 – 1,5 28 29 – 30 31 32 – 33 1,5 30 31 – 32 33 34 – 35 Примітка: Під час осушення земель під штучні сіножаті відстані збільшуються на 10 – 20%. За норми опадів понад 650 мм на рік відстані зменшуються на 10 – 20%, а за норми опадів менше 650 мм – збільшуються на 10 – 20 %.

Відстань між відкритими осушувачами на болотах за даними дослідних болотних станцій України рекомендується приймати за даними табл.67.

Таблиця 67

Відстані між відкритими осушувачами для умов України

Глибина осушувачів. м	Норми осушення на посівний період, м	Відстань між осушувачами на болотах, м
		безнапірного живлення	напірного грунтового живлення
0,8 0,9 1,0	0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5	100 90 75 110 100 90 125 110 100	90 75 60 105 90 75 120 105 90

Розміщення дренажу в плані.

Залежно від потреб в осушенні дренаж проектується систематично по всій території або вибірково для осушення тільки окремих перезволожених понижень.

За похилів поверхні землі понад 0,005 дрени у плані проектують під гострим кутом до горизонталей і впоперек похилу поверхні (поперечна схема), а за похилів поверхні менше 0,005 – переважно впоперек горизонталей, вздовж похилу поверхні (поздовжня схема).

Рис. 99. Схема розміщення дрен у плані:

а – поперечна схема; б – поздовжня схема;

1 – регулювальні дрени; 2 – провідні колектори; 3 – горизонталі поверхні землі.

На ділянках з недостатніми похилами поверхні землі (L_not < 0,002), наприклад, у гирлах річок, матеріальний дренаж проектують з штучним похилом (L_not ≥ 0,002). При цьому у верхів’ях дрен і колекторів глибина закладання приймається мінімальною, а до гирла – поступово збільшується. Для запобігання значному заглибленню дренажної мережі довжина дрени скорочується до 100 – 150 м, а колекторів до 300 – 400 м.

На ділянках із значним похилом поверхні землі довжина матеріальних дрен може становити 200 – 250 м, а колекторів – до 1000 м.

В останні роки почали проектувати малопохилий і безпохилий дренажі з L_not< 0,002. Його можна застосовувати в основному на заплавних безпохилих територіях, де в грунтових водах немає розчинного заліза і небезпека замулення дренажу мінімальна. Безпохилі гончарні або азбестоцементні дрени проектуються довжиною до 600…800 м і підключаються з обох боків до відкритих каналів. Діаметр дрен збільшується до 7,5 – 15 см, а відстані приймаються – 15 – 30 м.

Кротові дрени нарізають впоперек відкритих каналів. На ділянках з похилами поверхні землі до 0,001 кротові дрени проектують довжиною до 150 – 200 м і підключають до відкритих каналів з обох боків. За похилів поверхні землі 0,002 – 0,004 дрени підключають до каналів також з двох боків; при цьому дрени розміщені у напрямку похилу місцевості, проектують довжиною 150 – 200 м, а дрени, що нарізають проти похилу поверхні, скорочують до 60 – 100 м. При похилах поверхні понад 0,005 дрени проектують лише за напрямком похилу поверхні максимальною довжиною до 200 м.

Рис. 100 Схеми розміщення кротового дренажу.

а – двобічне підключення дрен; б – однобічне підключення дрен.

1 – відкритий канал; 2 – кротова дрена, що нарізана в напрямку похилу поверхні;

3 – кротова дрена, що нарізана проти похилу поверхні.

Провідна мережа.

Провідна мережа призначена для прийому надлишкових поверхневих та грунтових вод з регулювальної і огороджувальної мережі і своєчасного їх відведення у водоприймач. До складу провідної мережі входять магістральні канали, та їхні вітки, транспортуючі збирачі, відкриті і закриті колектори.

Велика провідна мережа виконується відкритою, а менша – закритою (на ділянках гончарного дренажу) або відкритою (на потужних торфовищах, що осушуються кротовим дренажем).

Розміщення у плані провідних каналів і закритих колекторів.

Магістральний канал з’єднує осушувальну систему з водоприймачем і є найвідповідальнішою частиною провідної мережі. Під час проектування його у плані необхідно дотримуватись таких правил:

ü магістральний канал прокладують по найнижчих відмітках осушуваної площі і по тальвегах, на болотах магістральний канал проектують по місцях з найбільшою глибиною торфу;

ü магістральний канал повинен мати за можливості найменшу довжину, трасу каналу намічають за напрямком найбільших похилів поверхні землі;

ü за наявності річки на осушуваній території магістральний канал проектують по її руслу;

ü трасування магістрального каналу виконується по найстійкіших грунтах і в напрямку течії паводкових вод;

ü магістральний канал має впадати у водоприймач у тому місці, де є міцні і прямолінійні береги, а також достатня пропускна здатність русла.

Під час проектування траси магістрального каналу необхідно враховувати розміщення на даній території населених пунктів, границь землекористувачів та угідь, доріг і лісонасаджень.

Бокові провідні канали (транспортуючі збирачі і відкриті колектори) проектують у плані також по пониженій місцевості, по границях господарств і полів сівозмін, вздовж доріг і лісових смуг.

Транспортуючі збирачі проектують з відстанями від 800 до 1500 м, а відкриті колектори – через 250 – 400 м. При цьому осушувані ділянки між відкритими каналами будуть мати площу від 30 до 60 га.

Розміщення осушувальної мережі у плані і у вертикальній площині необхідно також пов’язувати з підземними комунікаціями водо-, газо-, і нафтопроводами, кабелями та ін.), проходами під мостами залізниць та шосейних доріг, з наземними лініями електропередач.

Всі канали у плані має бути прямолінійними з мінімальною кількістю поворотів. Допускаються кути поворотів до 60 – 80º. На поворотах канали закругляються радіусом r = 10 В для незакріплених русел і r = 5 В для закріплених русел, В – ширина каналу по верху.

Під магістральні канали та їх вітки відводяться смуги, що дорівнюють ширині каналу по верху і п"ятиметровим смугам для проїзду з кожного боку каналу. Вздовж відкритих колекторів смуги відчуження приймаються шириною до 1 м, вздовж транспортуючих збирачів передбачається з одного боку смуга для проїзду – 5 м, а з другого – смуга без проїзду – 1 м.

Закриті колектори у першу чергу проектують по тальвегах і інших пониженнях місцевості.

Конструкція провідних каналів.

Конструкції каналів і форма поперечного перерізу провідних каналів мають забезпечувати найбільшу стійкість і максимальну пропускну здатність.

Форма поперечного перерізу осушувальних каналів може бути трапецієподібною або параболічною.

Рис.101. Поперечний переріз осушувальних каналів

а – трапецієподібної форми; б – параболічної форми.

Для забезпечення стійкості каналів їх укоси мають бути не крутіші за кут природного укосу грунту у насиченому водою стані і при природному зчепленні його часточок. Проте канали трапецієподібної форми мають неоднакову стійкість за глибиною – у верхній частині, де грунти сухіші, укоси можуть бути крутішими, а у нижній частині каналу, особливо у зоні виходу грунтових вод, стійкість укосів різко знижується. Рівностійкішому поперечному перерізу відповідає параболічна форма, за якої коефіцієнт закладання укосів збільшується за глибиною, і тим більше, чим більший параметр параболи.

Необхідне значення параметра параболи приймається не менше 4 – 8 і визначається з рівняння

р = 2 φ²_доп h_поб

- ширина каналу параболічного перерізу визначається за формулою

(b/2)² = 2 p h

- фактичне закладання укосів на будь якій глибині

р

φ = √ —

2h

φ – допустимий для розглянутих грунтів коефіцієнт закладання укосів;

h_поб – глибина води у каналі за побутових або меженних витрат;

b – ширина перерізу каналу на глибині h, рахуючи від дна, м.

Поперечний переріз параболічної форми приймається для великих осушувальних каналів ( при b>5) і водоприймачів, що проходять у слабостійких грунтах.

Допустимі швидкості і похили каналів

У земляних незакріплених руслах максимальні допустимі швидкості руху води (при гідравлічному радіусі потоку R = 1 м) приймають такі, м/с:

– для мулів – 0,15…0,30; – для пісків – 0,4…0,9;

– для глин – 0,9…1,2; – для торфу добре розкладених – 0,5…0,7;

– середньорозкладених - 0,7…1,1. – слаборозкладених – 1,1…1,4.

Для закріплених русел середні нерозмиваючі швидкості такі, м/с:

– для залізобетонних плит – 10…15; – для камінної накидки у клітках – 3…4;

– для камінного мощення – 2,5…3,5; – під час одернування укосів – 1,5 ;

При гідравлічному радіусі потоку, який не дорівнює 1 м, розрахункова допустима швидкість визначається за залежністю

V_розр = V_R=1 ³√ R

Мінімальна незамулювальна швидкість руху води приймається 0,2 м/с.

Проектні похили каналів мають бути такими, за яких швидкості руху води в них були б у допустимих межах

L _{not min} і L _{not max} – мінімальний та максимальний допустимі похили каналу;

С – швидкісний коефіцієнт;

R – гідравлічний радіус, м

Проектні похили магістральних каналів приймаються у межах від 0,0002 до 0,001. Похили дна бокових провідних каналів звичайно приймають такими, що дорівнюють похилу поверхні землі по трасі каналу, але не менше 0,0003.

Спряження каналів у вертикальній площині.

Під час проектування спряження у вертикальній площині і визначенні розмірів поперечного перерізу провідні канали залежно від площі водозбору поділяються на дві категорії:

Ø канали площею водозбору понад 5 км² називаються гідравлічно розрахунковими, для таких каналів встановлюються розрахункові витрати і пов’язування їх у вертикальній площині виконується за розрахунковими горизонтами води;

Ø канали площею водозбору менше 5 км² називаються нерозрахунковими і пов’язування їх у вертикальній площині виконується по дну каналів.

Спряження каналів між собою, з закритим дренажем і водоприймачем у вертикальній площині виконують за такими схемами:

перша схема. Під час спряження закритого дренажу з відкритими провідними каналами дно для будь яких каналів має розміщуватись нижче гирла дрен і колекторів, що до нього прилягають, не менше як на 0,3 – 0,5 м, а для гідравлічно розрахункових каналів, крім того, побутовий або меженний горизонт води в них має розміщуватись нижче гирла дрен і колекторів не менше як на 0,1 – 0,2 м.

друга схема. Спряження між собою двох розрахункових каналів виконують так, щоб дно старшого каналу містилось нижче дна молодшого каналу не менше як на 0,2 – 0,3 м.

Рис. 102. Спряжування осушувальних каналів у вертикальній площині:

а – закритого дренажу з відкритим каналом; б – нерозрахункових каналів.

третя схема. Спряження молодших нерозрахункових каналів із старшими гідравлічно розрахунковими каналами виконується так, щоб побутовий або меженний горизонт води у старшому каналі був на рівні або нижче дна впадаючого розрахункового каналу. Перепад між дном впадаючого каналу і побутовим горизонтом води у приймаючому каналі може бути від 0 до 1…2 м, краще спряження забезпечується під час перепаду 0,2 – 0,3 м.

четверта схема. Спряження великих гідравлічно розрахункових каналів між собою і з водоприймачем виконують так, щоб горизонти води у старшому каналі або водоприймачі розміщувались на рівні відповідних горизонтів води у молодшому каналі або трохи нижче їх. Перепад горизонтів води не має перевищувати 0,2 – 0,3 м.

Рис. 103. Спряження осушувальних каналів у вертикальній площині:

в – бічного нерозрахункового каналу; г – розрахункових каналів.

Гідрологічні розрахунки.

Гідрологічні розрахунки зводять до визначення модулів стоку і витрат води у річках і каналах, що мають водозбірну площу понад 5 км².

На більшості річок, що протікають по заболочених територіях, максимальні витрати проходять у періоди весняного сніготанення і літньо-осінніх дощів. У літні бездощові періоди за рахунок грунтових вод формуються побутові або меженні витрати.

Під час проектування осушувальних систем розрахункові періоди і розрахункові витрати, що їм відповідають, призначають залежно від сільськогосподарського використання осушуваних земель та критичних періодів надлишкового зволоження.

Максимальні весняні витрати визначаються лише для встановлення розмірів отворів гідротехнічних споруд і осушувальних каналів під час використання земель під сади та озимі зернові. У період літньо-осінніх злив осушувальні канали розраховуються на високі літні витрати. У вегетаційний період найчастіше спостерігаються побутові (меженні) витрати.

Тому під час використання осушуваних земель під посів багаторічних трав, ярих зернових, овочевих та технічних культур розміри поперечного перерізу каналів розраховують на пропуск посівних, високих літніх і побутових витрат.

Розрахункові витрати для будь якого періоду визначають за формулою, м³ /с

Q = 0,001q A_вод.

q – розрахунковий модуль стоку, л ( с.км² );

A_вод.– площа водозбору каналу або річки у розрахунковому створі, км².

Якщо на даній річці проводились спостереження за горизонтами і витратами води, то розрахункові модулі стоку визначаються або безпосередньо за даними натурних спостережень, або шляхом зведення їх до багаторічних характеристик за допомогою річок-аналогів.

Гідравлічні розрахунки відкритих розрахункових каналів.

Гідравлічні розрахунки виконуються для встановлення розмірів поперечного перерізу і перевірки швидкості руху води в них. Проводять їх за формулами рівномірного руху води у відкритих руслах

Q = S V = S C √ R L_not V = C √ R L_not k = Q/√L_not

V – середня за живим перерізом швидкість течії води,м/с;

Q – витрата, м³/с;

R – гідравлічний радіус, R = S/χ;

S – площа живого перерізу, м²;

χ – змочений периметр, м;

L_{not- –} проектний похил каналу; 1

С – швидкісний коефіцієнт (визначається за формулою Павловського С = -------R^у);

п

п – коефіцієнт шорсткості осушувальних каналів, приймається залежно від розрахункових витрат, при Q>25 м³/с – п = 0,025; при Q = 1…25 м³/с – п = 0,030; при Q< 1 м³/с – п = 0,035;

у – показник степеня, у = f (n,R), змінюється в середньому від 1/5 до 1/6.

Під час використання осушуваних земель під посів багаторічних трав, ярих зернових, овочевих і технічних культур розміри поперечного перерізу мають бути такими, щоб горизонти води в них під час проходження посівної витрати розміщувались нижче бровки каналу не менше як на 0,7…1,0 м, високолітньої - на 0,1…0,2 м, а побутовий (меженний) горизонт води у каналі розміщувався на рівні або нижче дна нерозрахункових каналів, що впадають в нього. Отже, необхідна глибина каналу, що розраховується, приймається більша з трьох обчислених, м

Т^´_р = h_пос + (0,7…1,0), Т^´´_р = h_вр + (0,1…0,2), Т^´´´_р = h_поб + Т_та

Т_та – глибина нерозрахункового каналу, що впадає в гирло, м;

h_пос, h_вр, h_поб – розрахункові глибини наповнення каналу при посівній, високолітній і побутовій витратах, м;

Під час використання осушуваних земель під озимі зернові поперечний переріз приймають таким, щоб забезпечити пропуск паводкових витрат на рівні бровки каналу, тобто

Т_р = h_пав

Для осушувальних каналів, що проектуються у торф’яних грунтах, необхідно враховувати величину осідання торф’яного покладу, О_н

Т_буд = Т_р + О_н

Особливості встановлення розмірів провідних каналів:

• для невеликих осушувальних каналів, що прокладаються по цілині, ширину по дну приймають, м

1

b= — Q

3

Q – середня з посівної і високолітньої витрат, м³/с;

• для великих каналів, що проходять по існуючих водотоках, не завжди витримуються гідравлічно найвигідніші перерізи. Проектну глибину приймають за середньою глибиною річки з заглибленням мілких і зарослих ділянок. За необхідності проектують розширення русла;

• під час залягання пісків на невеликій глибині для підсилення осушення канали врізаються в ці добре водопроникні грунти;

• за наявності нестійких грунтів (пливуни, мули), зменшується глибина каналу.

Встановлення розмірів поперечного перерізу нерозрахункових каналів.

Розміри поперечного перерізу нерозрахункових каналів, що мають площу водозбору менше 5 км², приймаються конструктивно. Форма поперечного перерізу – трапецієподібна. Ширина по дну визначається габаритними розмірами робочих органів землерийних машин і приймається 0,6 м, при реконструкції існуючих каналів – 1,0 – 1,5 м. Закладання укосів встановлюється залежно від грунту. Глибина нерозрахункових каналів

Т_від = Т_др + ( 0,3…0,5 ); Т_тз = Т_від + (0,2…0,3 )

Т_від – розрахункова глибина відкритих колекторів, м;

Т_др – глибина закладання закритих дрен і колекторів у гирлі; для кротових дрен – 0,9 – 1,2 м, для гончарних колекторів – 1,1 – 1,4 м;

Т_тз – розрахункова глибина транспортуючих збирачів, м;

Глибину відкритих колекторів приймають у межах 1,2 – 1,6 м, а транспортуючих збирачів – 1,5 – 2,0 м. У торф’яних грунтах будівельну глибину каналів приймають більше розрахункової на величину осідання торфу.

Гідравлічний розрахунок закритих колекторів.

Закриті дренажні системи розраховуються на внутрішній (дренажний) стік. Розрахункова витрата дренажних колекторів збільшується від верхів’я до гирла і в будь якому перерізі визначається за формулою (рис.104)

Q_x = q_p A_x

q_p – розрахунковий модуль дренажного стоку, л/ (с.га);

A_x – площа дренування, га.

Розрахунковий модуль дренажного стоку часто визначають за формулою Янголя

q_p = q_о k_Р k_в k_E

q_о – рекомендований модуль дренажного стоку: під ріллю і весняні пасовища – 0,61 л (с.га), під сінокоси і літні пасовища – 0,52 л (с.га), під сади – 0,70 л (с.га);

k_Р – коефіцієнт, що залежить від річної норми опадів, при Р = 500 – 600 мм – k_Р =1,0, при Р = 600 – 700 мм – k_Р = 1,19, при Р = 700 – 800 мм – k_Р =1,21;

k_в –коефіцієнт, що залежить від водопроникності грунтів, для слабководопроникних глинистих грунтів – 0,7, – середньоводопроникних – 0,9, для добреводопроникних піщаних грунтів – 1,38;

k_E -коефіцієнт, що залежить від відстані між дренами, при Е = 10 м - k_E = 1,0. При Е = 20 м - k_E = 0,70, при Е = 30 м - k_E - 0,65.

Розрахунковий модуль дренажного стоку для різних районів коливається в межах від 0,4 до 1,0 л (с.га).

Рис. 104. Епюра дренажних витрат і схема підбору діаметрів дренажних колекторів.

Пропускна здатність дренажних колекторів і швидкість руху води в них розраховуються за формулами рівномірного руху води і за повного наповнення труб

Q = S V; V = C √ R L_not = k √d L_not,

S – площа перерізу колектора, м²; S = π d² / 4,

d – внутрішній діаметр колектора, м;

R – гідравлічний радіус, для круглого перерізу R = d/4;

С –- швидкісний коефіцієнт, визначається при коефіцієнті шорсткості п = 0,012…0,016 - k = С/2;

Під час визначення діаметрів гончарних колекторів необхідно пам’ятати, що витрати в них збільшуються безперервно від верхів’я до гирла, а колектори встановлюють з труб стандартних діаметрів.

Принцип підбору діаметрів. У верхів’ях приймають колектор діаметром 7,5 см. З таким діаметром проектують колектор доти, поки дренажна витрата, що надходить, не буде дорівнювати пропускній здатності колектора. Далі змінюють діаметр колектора на більший стандартний, що дорівнює 10 см. При цьому розрахунок виконується в такій послідовності:

· у верхів’ї колектора при d₁ = 7,5 см і заданому значенні L_not встановлюють Q₁ і V₁. Якщо швидкість недопустима, змінюють похили колектора (допустимі швидкості руху води у дренажних колекторах приймаються в межах від 0,2 до 1.5 м/с);

· визначають площу А₁, яка буде обслуговуватись колектором, га, А₁ = Q₁/q_р;

· кількість дрен на площі, п = А₁/А_д.

Діаметр колектора на наступний стандартний необхідно змінювати після підключення до нього дрен, рахуючи зверху.

Поздовжні і поперечні профілі.

Поздовжні профілі відкритих каналів складають у масштабах: горизонтальному 1:10 000 і вертикальному 1:100.

Спочатку складають профілі бокових нерозрахункових каналів. На плані по пікетах визначають відмітки поверхні землі, глибини залягання торфу, грунти, що підстилають торф і наносять їх на поздовжні профілі. Потім призначають проектні похили каналів, приймаючи їх за середні похили поверхні землі, але не менше 0,0003. Від осередненої лінії поверхні землі відкладують вниз будівельну глибину каналів і призначають відмітку дна каналів у гирлі, тобто на ПК 0. Далі через проектний похил обчислюють відмітки дна каналу на інших пікетах і їх глибини. Від осередненої лінії поверхні землі відкладають вниз глибину каналу і отримують лінію дна. Від одержаної лінії дна каналу, відкладають вверх глибини наповнення і одержують відповідні горизонти води. Поздовжній профіль магістрального каналу проектується аналогічно.

На поздовжніх профілях показують місця підключення всіх каналів і відмітки їх дна, перевіряють правильність спряження каналів у вертикальній площині згідно з вимогами. На профілях показують план траси каналів, параметри поперечного перерізу та гідравлічні елементи.

Огороджувальна осушувальна мережа

Огороджувальна мережа призначена для захисту осушуваної території від припливу зовні поверхневих або грунтових вод.

Для огородження від припливу поверхневих вод застосовують відкриті нагірні канали, приплив грунтових вод перехоплюють відкритими ловильними каналами або закритим ловильним дренажем. Нагірні канали прокладають вздовж верхньої межі осушуваної території, у місцях інтенсивного припливу поверхневих вод з водозборів, що розміщені вище. За наявності зораних еродованих схилах огороджувальні канали для запобігання їх замуленню зміщують на 40 – 60 м нижче підошви схилу.

Рис 105. Розміщення нагірного каналу для перехвату поверхневих вод:

1 – нагірний канал; 2 – кавальєр вийнятого грунту; 3 – еродований схил.

Огороджувальні канали у плані можуть бути суцільними або переривчастими.

Суцільні канали краще перехоплюють поверхневі води, але через велику протяжність перевантажені водою. Переривчаті канали не перешкоджають сполученню між осушуваними ділянками і прилеглою територією.

Форма поперечного перерізу огороджувальних каналів – трапецієвидна. Розміри, в основному, приймаються конструктивно: глибина їх – 1,0 – 1,5 м, ширина по дну – 0,4 – 0,6 м, закладання укосів – 1,0 – 2,0. Грунт, який виймають з каналів, складають на низову сторону.

Ловильні канали проектують по лінії виклинювання грунтових вод або в місцях меншої потужності водоносного горизонту.

При значній потужності водопроникних грунтів ловильні канали проектуються глибиною 1,5 – 2,0 м, тобто на 0,5 – 0,7 м глибше норми осушення. При цьому частина грунтового потоку буде проходити під дном каналу, але на осушуваній території буде забезпечене необхідне зниження грунтових вод. Якщо ж водоносний пласт 1,5 – 2,0 м підстилається водотривким шаром, то ловильний канал врізають на 0,2 – 0,3 м у цей шар, у цьому випадку досягається повне перехоплення грунтових вод.

Рис.106.Огородження ловильними каналами:

а-під час глибокого залягання водоупору; б – під час близького залягання водоупору;

1-рівень грунтових вод до влаштування каналів; 2-те саме після огородження ловильними каналами; 3-торф; 4-піщані грунти; 5-водоупор; 6 -ловильний канал.

Замість глибоких (2,5 – 3 м) відкритих ловильних каналів проектують закриті ловильні дрени. Для кращого перехоплення грунтових вод траншею над дреною слід засипати водопроникними грунтами.

Споруди на осушувальних системах.

Споруди, що влаштовуються на відкритих осушувальних каналах поділяють на декілька груп:

Ø регулювальні –призначені для регулювання рівнів і витрат води в каналах, ( шлюзи регулятори різного типу);

Ø переїзні – забезпечують переїзд через канали і річки (мости, трубчасті переїзди та пішохідні містки);

Ø спряжувальні – призначені для зменшення похилів каналів та для спряження каналів у місцях пересічення їх з балками, ярами та іншими водотоками (перепади, бистротоки, дюкери, акведуки);

Ø природоохоронні – застосовують для охорони тваринного і рослинного світу, рекреаційних цілей, (водопої, відстійники, охоронні зони, мости-переходи для диких тварин);

Ø експлуатаційні – забезпечують контроль та керування водним режимом грунтів на системі, (гідромеліоративні створи, спостережні свердловини, гідрометричні пости, водоміри, засоби зв’язку і керування).

Споруди різного призначення за можливості слід суміщувати (наприклад, шлюзи-регулятори з переїздами, перепадами та ін.).

Руслові шлюзи проектують на магістральних каналах у створах, що мають найкращі умови командування для подачі води в осушувальну та зволожувальну системи.

На осушувальних системах з попереднім шлюзуванням руслові шлюзи створюють підпір води у каналах, розміщених вище шлюзів.

На осушувально-зволожувальних системах шлюзи-регулятори призначені для створення командування над територіями, що розміщені нижче.

На бокових каналах шлюзи-регулятори необхідно розміщувати з розрахунку створення у каналах горизонтів (30 – 60 см від бровки), що забезпечують подачу води у кореневмісний шар грунту.

Підпірні шлюзи на великих магістральних каналах роблять відкритими, індивідуальної конструкції з клапанними, сегментними або іншими затворами. Отвори цих споруд дво-, три- або багатоочкові.

На невеликих каналах застосовують типові одно- або двоочкові шлюзи-регулятори із збірних залізобетонних труб діаметром від 50 до 150 см і плоскими металевими затворами.

Рис. 107. Шлюз-регулятор з переїздом на осушувальному каналі:

1 – збірна залізобетонна плита; 2 – коробчастий затвор; 3 – плити кріплення; 4 – гравійна відсипка;

5 – щебенева підготовка.

Для переїзду через річки-водоприймачі і великі осушувальні канали будують мости, на невеликих каналах – трубчасті переїзди. У зонах населених пунктів на каналах влаштовують перехідні містки.

Великі гідротехнічні споруди проектують незатоплюваними і їх отвори розраховують на максимальні паводкові витрати забезпеченістю 1 – 10% (залежно від класу споруди).

Невеликі шлюзи-регулятори на магістральних каналах і боковій мережі, розміщені на заплавних землях, можуть затоплюватись під час паводків.

На закритих дренажних системах влаштовують гирлові споруди і колодязі.

Рис. 108. Споруди на дренажній осушувальній мережі:

а – колодязь відкритий; б – колодязь потайний; в – колодязь з фільтром-поглиначем;

г – дренажне гирло.

1 – закладка бетоном; 2 – мішковина, просочена бітумом; 3 – гравійна підготовка; 4 – засипання камінням з галькою; 5 – гравій; 6 – пісок; 7 – азбестоцементна труба; 8 – оголовок гирла; 9 – плити кріплення.

Гирлові споруди – це кінцева частина дренажного колектора довжиною 1,0 – 1,5 м, підсилена азбестоцементною трубою, і закріплена ділянка укосу каналу у місці виходу колектора. Дно дренажних колекторів має бути розміщено вище дна каналу не менше як на 0,3 м і вище побутових горизонтів води не менше як на 0,1 м.

Колодязі на дренажній мережі за своїм призначенням поділяються на:

ü з’єднувальні – влаштовують у вузлах з’єднання кількох колекторів або в місцях різких поворотів у плані;

ü регулятори – застосовують на осушувально-зволожувальних системах для створення підпору води у колекторах за допомогою засувок, проектують у пониззях колекторів;

ü поглиначі – влаштовують для відведення поверхневих вод із замкнутих та безстічних понижень, а також у місцях впуску відкритих каналів у закриті колектори;

ü відстійники – застосовують для осадження завислих наносів з дренажних вод, проектують у місцях різкого зменшення за течією похилів колекторів і швидкостей руху води в них;

ü перепади – влаштовують на ділянках з великими похилами поверхні землі для спряження дренажних ліній на різних рівнях.

За конструкцією колодязі можуть бути відкритими або закритими. У відкритих колодязях кришка підвищена над землею не менше як на 0,3 м, у закритих – кришка заглиблена не менше як на 0,7 – 0,8 м від поверхні землі, щоб вона не перешкоджала глибокому обробітку грунту. Закриті колодязі влаштовують на ділянках, що мають у грунтових водах закисле залізо.

Споруди на відкритих каналах і закритих колекторах розміщують за можливості на міцній основі, за наявності слабкої основи (пливунів, торфу, сапропелю, мулу) передбачають піщані подушки або розвантажувальні плити.

Зволоження осушуваних земель.

На осушуваних землях у літні періоди не вистачає природної вологи у грунті, поверхня грунту розтріскується, що призводить до глибокого висушування.

Поповнення недостатньої кількості вологи у грунті на осушуваних землях можна здійснювати шляхом внутрішньогрунтового зволоження по кротових і гончарних дренах. Гарантоване водозабезпечення осушуваних боліт запобігає від можливих випадків пожежі на торф’яних грунтах.

Джерелами води для зволоження осушуваних земель можуть бути річки, водосховища, ставки, підземні і стічні води та ін. Під час проектування зволоження визначають витрату джерела зволоження, його зрошувальну здатність, потім порівнюють зрошувальну здатність і витрату джерела з потребою води на зволоження, визначену в результаті водобалансових розрахунків для років 50, 75 і 90% забезпеченості за опадами.

Методи і способи зволоження осушуваних земель.

Рекомендуються такі основні методи зволоження: підгрунтове зволоження (шлюзування) і дощування.

Підгрунтове зволоження передбачає підвищення, уповільнення або повне припинення зниження рівнів грунтових вод шляхом створення підпору води в осушувальній мережі завдяки стоку з власного водозбору або за рахунок подачі води зовні. Відбувається підгрунтове зволоження за принципом періодичного підйому рівнів грунтових вод і створення у кореневмісному шарі грунту оптимальної вологості.

Дощування здійснюється дощувальними машинами або установками.

Підгрунтове зволоження осушуваних земель здійснюється:

- інфільтрацією води з одиночного каналу або систематичної відкритої осушувальної мережі;

- по кротових дренах;

- за допомогою матеріального дренажу.

Залежно від природно-господарських і грунтово-кліматичних умов зволоження відбувається такими способами:

- торфовищ глибиною торфу понад 1,0 м – по кротових або гончарних дренах;

- мінеральних земель, мілких торфовищ і оторфованих земель – дощуванням;

- овочевих культур і культурних пасовищ – дощуванням.

Спосіб зволоження визначає характер регулювальної зволожувальної мережі і конструкцію осушувально-зволожувальної системи.

Підгрунтове зволоження.

Підгрунтове зволоження застосовується у таких випадках:

· за наявності грунтів з коефіцієнтом фільтрації не менше 1 м/доб;

· за спокійного мікрорельєфу і похилів місцевості не більше 0, 005;

· під час використання осушуваних земель переважно під багатоукісні луки;

· за наявності інтенсивного грунового водного живлення.

Розрізняють попереджувальне і зволожувальне шлюзування. За допомогою попереджувального шлюзування уповільнюють або повністю припиняють стік з осушуваної території на спаді весняного паводка і після літніх дощів.

Зволожувальне шлюзування застосовують у тому випадку, коли є постійне джерело води, яке дає змогу подавати її в осушувальну мережу упродовж всього вегетаційного періоду.

Підгрунтове зволоження шляхом інфільтрації води із відкритих осушувально-зволожувальних каналів можна передбачати за наявності добре водопроникних грунтів, що дозволяє здійснювати цикл зволоження за 6 – 10 діб при прийнятій за умовами осушення відстані між каналами.

Зволоження середніх і важких за механічним складом грунтів, осушених за допомогою матеріального дренажу, має здійснюватись у комплексі з агромеліоративними заходами.

Шлюзи-регулятори на осушувально-зволожувальних каналах необхідно будувати так, щоб рівень води між суміжними шлюзами підтримувався на глибині 0,3…0,5 м від бровки.

Рис. 109 Схема шлюзування одиночного каналу:

1 – рівень води в каналі і грунтових вод до шлюзування; 2 – те саме після закриття шлюзу;

3 – шлюзи-регулятори; 4 – поверхня землі; 5 – дно каналу.

На системах попереджувального шлюзування шлюзи-регулятори передбачаються на магістральних і провідних каналах, у створах, що забезпечують найкраще командування над осушувально-зволожувальною мережею, а також у гирлах колекторів-зволожувачів.

Дощування осушуваних земель.

Зволоження дощуванням застосовується під час використання осушуваних земель під овочеві і кормові культури, сади і культурні пасовища, на ділянках з слабоводопроникними грунтами. За наявності розвинутого мікрорельєфу на місцевості з великими похилами. Застосовуються найпоширеніші дощувальні машини: короткоструминні – ДДА-100М, ДДА-100МА. "Кубань"; середньоструминні – КИ-50, "Сигма", "Волжанка", "Фрегат". "Днепр"; далекоструминні – ДДН-70, ДДН-100.

Зрошувальні системи під час дощування можуть бути стаціонарними, напівстаціонарними або пересувними. Найчастіше застосовуються напівстаціонарні і пересувні системи дощування, що складаються з стаціонарних або пересувних насосних станцій і трубопроводів, а також пересувних дощувальних машин.

Рис. 110. Схема поливу машиною ДФ-120 "Днепр".

Режим зволоження. Під час зволоження осушуваних земель розрахунковими елементами режиму зволоження є: норми зволоження, кількість, тривалість і строки зволоження, сумарна витрата води. Орієнтовний режим зволоження для різних грунтів в умовах Полісся України, за даними наукових досліджень, наведено в табл. 68.

Під час внутрішньогрунтового зволоження по кротових, гончарних дренах або шляхом інфільтрації з каналу поливні і зрошувальні норми з урахуванням втрат на фільтрацію і поповнення рівня грунтових вод мають бути збільшені до 20%.

Таблиця 68

Елементи режиму дощування осушуваних земель в умовах Полісся України

Осушувані землі	Режим рівня грунтових вод за вегетаційний період
	1…1,5 м				0,7…1,3 м
	m, м^3/га	п	Jnnt, м^3/га	m, м^3/га		п	Jnnt, м^3/га
Глибокі торфовища Мілкі торфовища Мінеральні заболочені грунти	400…500 500…600 300…400	3…4 3…4 3…4	1400…1800 1500…2000 1200…1400	400…500 400…500 200…300		2…3 2…3 2…3	1000…1200 1000…1200 800…1000

Тривалість зволоження сільськогосподарських культур на осушених землях залежить від способів, норми зволоження і водопроникності грунту. Орієнтовні значення тривалості зволоження:

ü під час зволоження по кротових дренах на торфах з низькою водопроникністю – 3 – 5 діб;

ü на торфах з доброю водопроникністю – до 3 діб;

ü під час зволоження по трубчастих дренах тривалість зволоження збільшується у 1,5 – 2 рази;

ü під час зволоження інфільтрацією з каналів – до 10 діб;

ü під час дощування тривалість зволоження залежить від продуктивності дощувального агрегату, але не має перевищувати 6 – 8 днів для кожної зволожувальної культури.

Конструктивні особливості осушувально-зволожувальних систем.

Використання для зволоження лише однієї осушувальної мережі не завжди можливе у зв’язку з великими похилами місцевості, не завжди можна застосовувати і дощувальну техніку.

Тому проектування осушувально – зволожувальних систем часто потребує складніших інженерних рішень. У виробничій практиці застосовуються перспективні схеми осушувально-зволожувальних систем з можливістю внутрішнього зволоження, розроблені Українським інститутом інженерів водного господарства разом з Укрдіпроводгоспом.

У запропонованих схемах більшість елементів осушувальних систем використовується для зволоження. У цих системах додатково проектуються лише підвідні, зволожувальні канали і колодязі-регулятори. Під час зволоження вода з підвідного каналу через колодязі-регулятори, встановлені у верхів’ї дренажних систем, надходить у закриті зволожувальні колектори, а звідти – у дрени. При цьому у всій закритій мережі створюється підпір води за допомогою регуляторів рівня, встановлених у нижніх колодязях. У період надлишку вологи у грунті верхні колодязі-регулятори перекриваються, а відкриваються регулятори рівня, встановлені у нижніх колодязях, і вода із закритої мережі вільно витікає в осушувальні канали.

Рис. 111. Конструкція двоярусної осушувально-зволожувальної системи

1 – осушувальний канал; 2 – зволожувальний канал; 3 – осушувальний колектор;

4 – зволожувальний колектор; 5 – проміжний колектор; 6 – дрена-зволожувач;

7 – стояк; 8 – трійник; 9 – кутник; 10 – дренажна муфта; 11 – колодязь.

Оперативніше і ефективніше водний режим на осушуваних землях можна регулювати за допомогою двоярусної осушувально-зволожувальної мережі, яка у конструктивному відношенні принципіально відрізняється від існуючих. Основна різниця такої системи полягає в тому, що верхній ярус дрен зв’язаний з колекторами нижнього ярусу за допомогою пластмасових фасонних частин (трійників, колін, дренажних муфт) та вертикальних стояків і є єдиною замкнутою системою. Така система складається з колекторів діаметром 75 мм, що розміщуються на глибині 1,2 – 1,6 м, та регулювальних дрен, що лежать на водоупорі на глибині 0,5 – 0,7 м, діаметром 50 мм. Відстань між колекторами – 40 – 100 м, між регулювальними дренами – 10 – 15 м.

Під час випадання надлишкових опадів дрени виконують роль поглиначів атмосферних вод, а колектори регулюють грунтові води і внутрішньогрунтову верховодку. У період зволоження під час створення у каналі напору над гирлом зволожувальних колекторів 1,3 – 1,5 м вода швидко подається у кореневмісний горизонт грунту і упродовж 3 – 4 діб зволожує його, не впливаючи при цьому на динаміку рівня грунтових вод.

Осушення вертикальним дренажем.

Вертикальний дренаж – один із нових способів меліорації, який дає змогу оперативно керувати водним режимом грунтів, економно витрачати водні ресурси, автоматизувати процеси регулювання грунтової вологи як під час осушення так і зволоження

Осушення заболочених грунтів за допомогою вертикального дренажу здійснюється відкачуванням води насосами із спеціальних колодязів або свердловин, закладених у водоносному шарі.

Вертикальні системи осушення бувають двох видів:

ü осушення шляхом відкачування з вертикальних колодязів;

ü осушення за допомогою поглинальних колодязів.

Осушення шляхом відкачування з вертикальних колодязів застосовують за великої потужності водопроникних горизонтів. Вертикальні дрени – це трубчасті колодязі, що мають водоприймальні отвори по всій довжині водопроникного горизонту і захищені фільтрами. Роблять колодязі з азбестоцементних, залізобетонних або металевих труб діаметром від 250 до 800 м. За повної водовіддачі грунту навколо фільтра влаштовують гравійну обсипку товщиною 12 – 15 см.

Кількість води, що відводиться дренажними колодязями, залежить від коефіцієнта фільтрації грунту і від зниження рівня води у колодязі. За нормальної роботи насоса глибина відкачування води для піщано-гравелистих грунтів – 6 – 10 м і для суглинкових – 15 – 20 м. Цим і визначається глибина дренажних колодязів, дно яких має бути опущене нижче потрібної глибини відкачування на 3 – 5 м.

Питомий дебіт дренажних колодязів становить від 4 – 5 л/с для суглинкових грунтів до 40 – 50 л/с для галькових. Розміщення вертикальних колодязів може бути:

• площадковим – коли колодязі розміщені на осушуваній площі у шаховому порядку більш менш рівномірно і призначені для відкачування води з будь-якого басейну підземних вод і зниження рівня грунтових вод на цій площі;

• лінійним – коли колодязі розміщені в один-два ряди перпендикулярно до напрямку потоку підземних вод і призначені для перехоплювання цього потоку

Рис. 112. Схема роботи дренажних колодязів

а – з відкачуванням води; б – поглинального колодязя;

1 – осушуваний водопроникний шар; 2 – водонепроникний шар; 3 – поглинальний водоносний шар;

4 – рівень грунтових вод; 5 – насос.

Дренажні колодязі обладнують вертикальними глибинними насосами продуктивністю від 15 до 100 л/с і більше. При більших дебітах, але малих напорах встановлюють вертикальні пропелерні насоси, а при добрій водопроникності водоносного шару і при великій висоті підйому можна застосовувати і відцентрові насоси з горизонтальною віссю обертання.

Осушення за допомогою поглинальних колодязів застосовують лише у тих випадках, коли на невеликій глибині залягає добре водопроникний, але ненасичений водою горизонт, перекритий зверху водоупором. У цьому випадку грунтові води, які нагромаджуються над водотривким шаром, через систему вертикальних колодязів можна скинути у поглинальний ненапірний водоносний шар.

Поглинальні колодязі бурять до поглиналього шару і стінки їх закріплюють гончарними трубами діаметром 75 – 150 мм. Для запобігання пошкоджень під час обробки осушеного поля їх встановлюють на 40 – 50 см нижче поверхні землі і закривають пробками.

Поглинальні колодязі розміщують правильними рядами на відстані 5 – 80 м один від одного залежно від фільтраційної здатності осушуваного шару і глибини залягання ненапірного рівня грунтових вод у поглинальному шарі.

Поглинальні колодязі можна застосовувати як водоприймачі для горизонтального дренажу. Закриту осушувальну мережу будують звичайним способом з виходом закритого колектора у спеціальну підземну камеру, що влаштовується на глибині нижче 1 м від поверхні землі.

Рис. 113 Поглинальний колодязь для прийому води з системи закритого дренажу:

1 – поглинальний водоносний шар; 2 – осушуваний шар; 3 – закритий колектор;

4 – водоприймальна камера; 5 – поглинальний колодязь.

На деякій відстані від цієї камери влаштовується трубчастий поглинальний колодязь діаметром 200 – 250 мм. У межах водопоглинального шару у трубі колодязя просвердлюють отвори. Зовні трубу обкладають фільтрувальним шаром з щебеня і гравію. Приймальну камеру з’єднують з поглинальним колодязем горизонтальним відрізком труби, причому для запобігання забрудненню колодязя цю трубу з’єднують сифонним коліном. Для осадження великих завислих наносів у нижніх частинах приймальної камери влаштовують відстійник.

Презентація «Осушувальіні мережі»

3.5. Водоприймачі осушувальних систем та їх регулювання

Вимоги до водоприймачів та причини їх незадовільного стану.

Водоприймачами осушувальних систем можуть бути природні або штучні водотоки і водойми, здатні приймати воду з осушуваної території, а саме: річки, струмки, канали, балки, моря, озера, водосховища, ставки, карстові воронки.

Природні та штучні водоприймачі мають задовільняти такі вимоги:

• забезпечувати пропуск річкових літньо-осінніх паводків без затоплення осушуваних площ, а затоплення весняними паводками не повинно перевищувати допустимий строк, що визначається початком польових сільськогосподарських робіт і посівом культур;

• не створювати підпору в осушувальних каналах і закритих колекторах, підпір з боку водоприймача допускається лише під час проходження весняного паводка;

• повинні мати сталість і стійкість русла;

• річки-водоприймачі повинні мати такий режим проходження паводків, під час якого виключалася б можливість відкладання у заплавах великих піщаних наносів;

• вздовж річок-водоприймачів слід передбачати водоохоронні та лісозахисні смуги.

Основні причини незадовільного стану водоприймачів-водотоків, природні та штучні:

· малі розміри поперечного перерізу русел, недостатні для пропуску розрахункових витрат;

· заростання русел водною рослинністю, кущами, забруднення наносами, камінням, що призводить до зменшення поперечного перерізу і збільшення коефіцієнта шорсткості;

· звивистість русел, яка зменшує поздовжні похили;

· бурхливе проходження паводків, що призводить до надходження на заплаву наносів;

· високі затоплення та розмиви;

· високе положення водоприймача відносно осушуваної території;

· підпір води гідротехнічними спорудами – греблями, мостами, шлюзами, трубопереходами з недостатніми розмірами отворів.

Способи регулювання річок водоприймачів.

Регулювання водоприймачів для усунення перелічених вище причин їх незадовільного стану виконують за допомогою таких заходів:

• розширення, поглиблення і випрямлення русла;

• розчистка русла від рослинності і забруднень;

• випрямні роботи для рівномірного руху води;

• влаштування розвантажувальних і обвідних каналів;

• усунення місцевих підпорів;

• зниження рівня води в озерах і водоймах.

Розширення, поглиблення та випрямлення русла водоприймача. Збільшення поперечного перерізу русла шляхом розширення і заглиблення застосовується у тих випадках, коли русло прямолінійне у плані, але не може пропустити розрахункові витрати без підпорів в осушувальній мережі. Роботи, пов’язані їз збільшенням перерізу русел водоприймачів, виконують екскаватором. На великих річках-водоприймачах, а також на заболочених ділянках роботи щодо розширення і поглиблення русла виконують за допомогою плавучих екскаваторів, землечерпальних машин і землесосів. Якшо на окремих ділянках водоприймача є виходи скальних порід або накопичилось багато великих валунів, то заглиблення і розширення русел виконують вибуховим способом.

Рис. 119. Збільшення поперечного перерізу існуючого русла водоприймача:

а – розширення і заглиблення русла; б – тільки заглиблення русла; в – тільки розширення русла.

1 – існуючий переріз русла; 2 – проектний переріз русла.

Випрямлення русел найчастіше роблять на річках, що протікають по заболочених заплавах і долинах, яким властива значна звивистість. На звивистих ділянках річка має малий гідравлічний похил, і пропускна здатність її дуже зменшується.

¨ Якщо звивисте русло має незначні розміри, то проектують нове русло за можливості прямолінійним, не враховуючи положення старого русла, таке випрямлення називають рішучим.

¨ Якщо звивисте русло має значні розміри, то випрямляють лише найбільші звивини. Такі випрямлення можуть бути одиночними або систематичними.

Рис. 120. Випрямлення русла водоприймача:

а – за незначних розмірів існуючого русла (рішуче випрямлення);

б – за значних розмірів існуючого русла;

1 – корінний берег заплави; 2 – існуюче русло; 3 – траса, що проектується.

Після випрямлення водоприймача по всій його трасі необхідно забезпечити рівномірний рух води. Цього досягають шляхом створення на різних ділянках річки постійних і однакових похилів.

Старорічище і ділянки русел невеликих річок засипають. На середніх і великих річках-водоприймачах старорічище перекривають перемичками у верхній частині і залишають на природне замулення. Старорічища, розміщені поблизу населених пунктів, можна застосовувати для влаштування водоймищ, баз відпочинку.

Розчистка русел від рослинності та забруднення. Високе стояння рівня у водоприймачі може пояснюватись заростанням русла водною рослинністю і кущами, а також забрудненням його хмизом, опалим листям, затонулими деревами та ін. У таких випадках русло розчищають екскаваторами, а водну рослинність скошують.

Випрямні роботи. Для створення на всій протяжності річки-водоприймача однотипного русла, що має правильну і стійку форму поперечного перерізу, виконують випрямні роботи. Для надання руслу правильної форми його необхідно розширити у вузьких ділянках і звузити у широких з плавними поворотами динамічної осі потоку, під час яких забезпечується рівномірний рух води. Випрямні споруди, які звужують русло і випрямляють динамічну вісь потоку, застосовуються у вигляді струмененапрямних дамб і водостискальних споруд.

Рис. 121. Випрямні споруди на водоприймачі Рис. 122 Розвантаження водоприймачів

1-укріплений берег; 2-струмененапрямні 1 - водоприймач; 2 -бічні притоки; 3 - перехоп-

дамби; 3 -напівзагати (буни); 4- напівза- лювальний канал; 4 -розвантажувальний

гати з відрізками струмененапрямних канал.

дамб (траверси)

Струмененапрямні дамби розміщують вздовж берегів, що підмиваються, або у місцях різкого розширення водотоку на деякій відстані від берега, паралельно проектованій динамічній осі потоку.

При такому розміщенні дамб вся витрата потоку проходить через звужене русло між дамбою і протилежним берегом або між двома дамбами. Огороджене русло між дамбою і берегом буде поступово замулюватись.

Водостискувальні дамби, які називають напівзагатами або бунами, розміщують у руслі впоперек течії води з одного або з обох сторін розширеного русла. У деяких випадках у кінці кожної напівзагати влаштовують короткі відрізки дамб, які утворюють переривчасті струмененапрямні дамби, що називають траверсами.

Дія поздовжніх струмененапрямних дамб відбувається відразу ж після будівництва, але їх влаштовують по глибоких місцях русла, а це складно і дорого.

Дія поперечних напівзагат починається лише після того, як проміжки між ними заповняться відкладеними наносами, але їх будівництво значно простіше і дешевше, оскільки його ведуть з берега з просуванням до найглибших місць.

На малих і середніх водотоках струмененапрямні дамби і напівзагати влаштовують у вигляді двох паралельних огорож з відстанню між ними 1 – 2 м, які через кожні 2 – 3 м стягують поперечними огорожами. Клітки, які при цьому утворилися, заповнюють камінною накидкою або утрамбованим грунтом. На крупніших річках дамби і напівзагати влаштовують з камінної накидки, важких фашин, габіонів або залізобетонних блоків.

Фашинні дамби та напівзагати будують шириною по верху 2 – 3 м, з закладанням укосів 1:1; з камінної накидки – шириною по верху 1 – 2 м з закладанням укосів 1:1,5. Для запобігання обходу з боку берега струмененапрямні дамби і напівзагати врізають у корінний берег річки не менш як на 1 – 2 м. Гребені напівзагат і дамб роблять на 0,3 – 0,4 м вище побутового рівня води у водоприймачі.

Під час стискання русел протилежні дамбам береги можуть руйнуватись, для запобігання цьому на небезпечних ділянках їх укріплюють. Залежно від характеру руйнувань та ступеня небезпеки розмиву застосовують такі типи кріплення берегів: посів травосумішей; покриття дерном; кріплення нижніх частин відкосу фашинами; закріплення плотовими клітками з укладанням у них дерну або камінної накидки. Круті укоси, що підмиваються, закріплюють камінною кладкою, або суцільною камінною накидкою.

Розвантажувальні та обвідні канали. У деяких випадках горизонти води у водоприймачі можна знижувати шляхом його розвантаження за допомогою розвантажувальних або обвідних каналів (рис. 123.).

Перехоплювальними та розвантажувальними каналами можна забирати стік притоків і впускати воду у водоприймач нижче ділянки, що розвантажується, де річка має достатню пропускну здатність. Розвантажувати водоприймачі можна шляхом затримання паводкових вод за допомогою регулювальних водоймищ.

Перехоплювальні канали трасують по підвищених ділянках ближче до корінного берега заплави. Вони одночасно можуть служити і нагірними каналами для осушуваного масиву.

Усунення місцевих підпорів. У багатьох випадках місцеві підпори води у водоприймачах викликаються довільним влаштуванням штучних перепон (загат для побутових потреб, завалів для переїздів, переходів або прогонів худоби та ін.). Якщо підпір води у водоприймачі викликаний побудованими на ньому греблями, то питання про їх знесення або перебудову вирішують, виходячи із міркувань економічної та народногосподарської діяльності. У більшості випадків протилежні інтереси осушення, лісосплаву, риборозведення та використання гідроенергії взаємно пов’язуються.

Зниження рівня в озерах і водоймах. У зонах осушувальних меліорацій водоприймачами можуть бути озера, ставки, водойми, рівні води в яких підпирають осушувальні системи. У більшості випадків невелике зниження рівня води в них є достатнім для усунення підпорів. Повне осушення водойм виконують у рідких випадках, коли це необхідно для забезпечення повної норми осушення на прилеглих землях та коли ці водойми не становлять особливої цінності для задоволення потреб інших галузей народного господарства.

Обгрунтування параметрів відрегульованих русел.

Основне завдання регулювання річки-водоприймача – створення такого русла річки, яке б задовільнило всі вимоги, що ставляться до водоприймачів. Роботи щодо складання проектів регулювання річок-водоприймачів виконують у такій послідовності:

Ø за матеріалами топографічних і гідрологічних досліджень встановлюють характерні ділянки водоприймача, на яких потрібне регулювання;

Ø згідно з водно-фізичними та фізико-механічними властивостями грунту встановлюють форму поперечного перерізу русла. На малих річках і струмках, де відрегульованим водоприймачем є магістральний канал глибиною до 2 м і розрахунковою витратою до 15 м³/с, проектують русло трапецієподібного перерізу.

Під час регулювання великих річок з максимальною витратою понад 15 м³/с або таких, що проходять у нестійких грунтах приймають параболічний переріз. Параметр параболи нового русла має відповідати значенню, яке має природне русло річки на стійких ділянках. Величину параметра параболи можна визначити за формулами

p = B² / 8 h або p = 0,5 B φ

B і h – середня ширина по верху і середня глибина природного русла на стійких ділянках;

φ – закладання укосу на ділянці від урізу побутового горизонту води до бровки русла;

У широких руслах проектують горизонтальну вставку по дну. Визначають розрахункові модулі стоку і витрати. Розрахунковими витратами річок-водоприймачів є максимальна весняна паводкова. Посівна, мксимальна літньо-осіння паводкова, меженна (побутова).

Після визначення розрахункових витрат для всіх періодів виконують попередньо гідравлічний розрахунок і наближено встановлюють необхідний поздовжній похил дна водоприймача по ділянках. Мінімально допустимий похил водоприймача, при якому буде досягнута оптимальна середня швидкість руху побутових вод, визначається за формулою

V²_min V²_поб

L_{not min} = ---------- = ------------

C²R C²d_s

C – швидкісний коефіцієнт;

R – гідравлічний радіус (для широких русел приблизно дорівнює середній глибині води в них d_s).

Розрахований і уточнений мінімальний похил дна порівнюють з дійсним похилом річки по існуючому руслу і визначають, на яких ділянках і наскільки потрібно зменшити довжину водотоку шляхом випрямлень.

Проектують трасу річки-водойпримача у плані з таким розрахунком, щоб на всій протяжності річки-водоприймача похил дна був якомога ближчий до розрахункового, якщо це неможливо, слід проектувати трасу так, щоб похил дна поступово збільшувався до гирла річки. Якщо траса проходить по заплаві, то, за можливості, слід зменшити кількість поворотів.

Проектують поздовжній профіль по наміченій трасі річки-водоприймача. На профілі дно проектують так, щоб водоприймач мав достатню глибину. Відмічають гирла всіх осушуваних каналів, що впадають у регульований водоприймач, і наносять у кожному гирлі відмітки горизонтів води у всі розрахункові періоди, крім весняного паводка.

Проектують поперечні перерізи русла і роблять остаточний гідравлічний розрахунок. Розрахункові створи по водоприймачах приймають у таких точках:

• у найнижчому перерізі регульованого русла;

• безпосередньо вище кожної точки зміни поздовжнього похилу;

• у найверхній точці регульованої ділянки;

• вище і нижче великих притоків та магістральних каналів.

Презентація «Водоприймачі»

3.6 Меліорація заболочених заплав. Захист земель від підтоплення і затоплення

Значна територія України, особливо гірська її частина (Карпати, Крим), характеризуються інтенсивним сніготаненням та значними зливовими опадами, які формують часті, а іноді катастрофічні паводки і повені на річках. Повені і паводки періодично трапляються на площі 165 тис. км², що становить понад 27% території України. Це райони Карпат і Прикарпаття, Полісся, Донбасу, української дільниці річки Дунай.

Повені щорічно повторюються в один і той самий сезон – навесні. Причина їх – збільшення притоку води у річках за рахунок танення снігу. На малих рівнинних річках весняна повінь триває 15 – 20 днів, на великих – 2 – 3 місяці.

Паводки – це також щорічні, але короткочасні підйоми води в річках зумовлені дощами.

Понижена частина річкової долини або низини, яка періодично затоплюється весняними паводками або літніми зливовими дощами, називається заплавою. Заплавні землі дуже різноманітні. Заплава на окремих ділянках річки може повністю бути відсутньою, бути односторонньою, двосторонньою, мати ділянки з розширенням у декілька кілометрів.

За рельєфом, грунтами і гідрогеологічними умовами заплава неоднорідна. У її складі виділяють притерасну, центральну і прируслову частину:

• притерасна – понижена частина заплави, розміщена біля корінного берега, як правило, складена торфами;

• центральна, складена глинистими і суглинистими грунтами. У середині центральної заплави є пониження – тальвег;

• прируслова частина заплави найближче розміщена до річки і складена легкими грунтами.

Основні причини заболочення і перезволоження заплавних земель:

• тривалі і неодноразові затоплення упродовж року паводковими водами;

• високе положення грунтових вод у післяпаводковий період у зв’язку з малою пропускною здатністю річок у природному стані;

• велика кількість водопідпірних споруд на річці (судохідні шлюзи, греблі, гідроелектростанції, мости).

Водний режим заплавних земель залежить від режиму паводків, тривалості і глибини затоплення. Разом з паводковими водами на заплаву надходить велика кількість завислих наносів, які збагачують грунт родючим наілком. Водний і живильний режими заплавних земель перш за все визначаються режимом річок. Для всіх заплавних земель однаково притаманні підвищений ступінь зволоження, значний вміст у грунті живильних речовин, великі можливості для штучного зволоження сільськогосподарських культур у посушливі роки. Заплави малих і середніх річок – дуже цінні родючі землі, придатні для вирощування сільськогосподарських культур.

Для їх інтенсивного використання на них необхідно провести комплекс меліоративних робіт.

Отже, основне завдання меліорації заплав – регулювання тривалості і висоти затоплення.

Друге завдання – створення умов для швидкого, визначеного характером використання заплав, складу паводка, після того, як річка повернеться в свої береги.

Третє – своєчасне відведення грунтових вод, схилового і дощових стоків, якщо вони беруть участь у перезволоженні грунтів.

До комплексу меліоративних заходів іноді освоєння заплавних земель входять: аккумуляція стоку на водозборі, регулювання річок-водоприймачів, осушення і зволоження заплавних земель, обвалування заплав та механічне відкачування води з обвалованих територій, підвищення поверхні низини.

Найефективніший спосіб меліорації заплав полягає у влаштуванні відкритої або закритої осушувально-зволожувальної мережі, яка дає змогу регулювати водний і повітрятий режими грунту упродовж літньо-осіннього періоду після вивільнення заплави від весняних паводкових вод.

Основні схеми комплексної меліорації заплав. Внаслідок різноманітності природних і кліматичних умов заплав не можна запропонувати універсальної схеми осушення і освоєння заплавних земель. Проект осушення кожної заплави індивідуальний і складається у комплексі з урахуванням всіх природно-кліматичних факторів, технічних можливостей на основі техніко-економічних показників і доцільності прийнятого рішення.

Рис. 124. Схема комплексної меліорації заплави:

1 – річка; 2 – межа заплави; огороджувальні дамби; 4 – нагірні канали;

5 – осушувально-зволожувальні канали; 6 – шлюзи-регулятори; 7 – насосна станція.

Для сільськогосподарського освоєння заплав у комплекс гідромеліоративних заходів включають: захисні дамби, що огороджують осушувальну територію від затоплення паводковими водами; мережу нагірних і ловильних каналів, що огороджують заплавні землі від притоку води із зовнішнього водозбору; відкрита і закрита осушувально-зволожувальна мережа на обвалованій території, насосні станції, що забезпечують відведення води з осушуваної території у періоди паводків.

Такі комплексні меліорації запроектовані у заплавах річок Ірпінь і Трубіж в Україні, Прип’ять з її численними притоками у Поліській низині Білорусії та України; у заплавах річок Дубна, Яхрома, Нерусса, Північна Двина Нечерноземної зони Росії.

Обвалування земель.

Обвалування – це влаштування дамб для огородження територій з цінними сільськогосподарськими угіддями, населеними пунктами, різними комунікаціями, від затоплення. Обвалування доцільно робити на широких заплавах і лише у тих випадках, коли витрати на будівництво дамб, осушувальних систем, гідротехнічних споруд будуть економічно обгрунтованими.

Необхідно враховувати, що обвалування зменшує регулювальну ємкість долини, внаслідок чого збільшуються швидкості руху води, розмивна активність русла річки, рівні води під час повені і паводків; погіршуються умови відведення води з обвалованої території.

Захисні дамби можуть бути незатоплюваними і затоплюваними. Необхідність влаштування тих чи інших дамб у кожному окремому випадку слід обгрунтовувати техніко-економічним розрахунком.

Незатоплювані дамби влаштовують для постійного огородження територій, на яких розміщені населені пункти, промислові підприємства та інші об’єкти, затоплення яких не допускається. Незатоплювані дамби застосовуються також для захисту сільськогосподарських угідь у заплавах річок, у яких максимум високих вод припадає на літо або осінь, коли затоплення цих угідь не допускається.

Ширина гребеня незатоплюваних дамб – не менше 3 – 6 м, по яких можна влаштовувати проїзд. Перевищення гребеня дамб над рівнем найвищих вод має бути не менше 0,6 м. За дамбами влаштовують фільтраційні канали, для зниження рівнів грунтових вод з внутрішніх боків дамб.

Рис. 125. Поперечний переріз незатоплюваних дамб:

1 – русло ріки; 2 – резерв розробки грунту для насипання дамби; 3 – незатоплювана дамба;

4 – дренажний канал; ПГВ – побутовий горизонт води; ГВ_max – максимальний горизонт води.

Затоплювані дамби застосовують для захисту заплавних земель від затоплення у періоди літньо-осінніх паводків за менш високих рівнів води у річці. У період весняних паводків допускається тимчасове затоплення території з посівом багаторічних трав і більш пізніх просапних культур. Укоси дамби мають бути закріплені посіяними травами або висадженими кущами і деревами. Затоплювані дамби не мають проїзду по гребеню, ширина їх по верху 2 – 4 м.

Рис. 126 Поперечний переріз затоплюваних дамб

ПГВ – побутовий горизонт води; ВГВ_max – максимальний весняний горизонт води;

ЛГВ_max – максимальний літній горизонт води

Розміри затоплюваних і незатоплюваних дамб при напорах води до 3 м приймаються конструктивно; при напорах понад 3 м мають розраховуватись як греблі IУ класу висотою до 15 м із змінним напором. Між дамбою і берегом залишають смугу шириною не менше 10 м; з неї беруть резерви землі під час насипання дамб. Резерви роблять глибиною від 0,6 – 0,8 м поблизу дамби і до 2,5 м у віддаленні від неї. Дно резерву повинно мати похил 0,02 за напрямком до русла. Відстань між дамбою і резервом має бути в межах 2Н – 4Н, залежно від механічного складу грунтів. Резерви з часом будуть занесені річними наносами. Для запобігання різкому переливу через гребінь затоплюваних дамб весняних паводкових вод у дамбах влаштовують водопропускні отвори, що мають поріг на відмітці максимального розрахункового рівня літніх і осінніх паводків. Крім отворів, які призначені для впуску води на обваловану територію, у затоплюваних і незатоплюваних дамбах влаштовують шлюзи для скиду паводкових і поверхневих вод з обвалованої території у періоди низького стояння рівня води у річці-водоприймачі. Водовпускні шлюзи влаштовують на підвищених ділянках рельєфу, а водоскидні – у найнижчих точках обвалованої території.

Основні захисні дамби споруджують вздовж русла річки на однаковій відстані від нього (за двостороннього обвалування). Під час огородження від затоплення великих площ крім поздовжніх дамб вздовж русла річки влаштовують поперечні дамби, які проходять від поздовжньої дамби до корінного берега заплави. Такими дамбами огороджують найцінніші ділянки сільськогосподарських угідь, культурних пасовищ, комплекси літніх тваринницьких ферм, щоб вони не затоплювались у випадках можливих проривів поздовжніх дамб.

У басейнах Дністра, Прута і Тиси захищено дамбами понад 310 тис. га земель, з яких 205 тис. га становлять сільськогосподарські угіддя. На Поліссі (Волинська і Рівненська області) збудовано дамби обвалування загальною довжиною 220 км, берегоукріплення – 15, 3 км. Дамбообвалування є основним засобом захисту від повеней на заплавних землях р. Дунаю.

Заходи щодо боротьби з підтопленням земель. Підтоплення – підйом рівня грунтових вод, пов’язаний з господарською діяльністю людини. На річках України побудовано і будується багато водосховищ, за допомогою яких регулюється місцевий стік і найдоцільніше використовуються водні ресурси для гідроєнергетики, судноплавства, меліорації земель, риборозведення та ін. Тільки на території Донецької і Луганської областей побудовано 192 водосховища загальним об’ємом понад 1 млрд м³_.

Внаслідок значного підйому рівня води у водосховищах у їх прибрежній зоні піднімається рівень грунтових вод, який у багатьох випадках підходить до денної поверхні грунту, а в понижених місцях виходить на поверхню – відбувається підтоплення території.

Методи ліквідації підтоплень залежать від площі підтоплення, гідрологічних умов, горизонтів води у водосховищі і вимог до зниження рівня грунтових вод. Для захисту території від підтоплення застосовують горизонтальний, вертикальний і комбінований дренаж, вздовж берегів водосховища влаштовують берегові ловильні дрени, води притоків і тальвегів з прилеглих схилів перехоплюють нагірними каналами або ловильними дренами.

Боротьба з мілководним затопленням. Для охорони території від мілководного затоплення на всіх ділянках, де таке затоплення за умовами рельєфу можливе, водосховище огороджують незатоплюваними дамбами. Їх розміщують по лінії, де глибина затоплення за нормального підпертого горизонту води у водосховищі не перевищує 1 м. Висоту таких дамб приймають не більше 1,5 – 2 м. Одночасно з будівництвом огороджувальних дамб необхідно вжити заходів для боротьби з підтопленням огородженої території. Для цього вздовж огороджувальних дамб на відстані 50 – 100 м влаштовують ловильний канал глибиною на 0Ю5 м більше допустимої глибини стояння рівня грунтових вод. Цей канал, як правило, виконує функції водоприймача осушувальної мережі, яка необхідна на огороджених територіях мілководдя. У такому випадку осушення часто здійснюється з механічним водопідйомом.

Осушення з механічним водопідйомом.

У тих випадках, коли поверхня осушуваної площі розміщується нижче рівня води у водоприймачі або терпить від тривалого затоплення, застосовують машинний підйом води з осушуваної мережі.

Осушення з механічним водопідйомом поширене у всіх прибережних державах – Голландії Данії, ФРН, Великобританії, Польщі, Італії, США, Росії (Калінінградська обл.), Прибалтиці, на заплавних землях Поліської низини України і Білорусії.

Прикладом машинного водопідйому в Україні може бути Ірпінська осушувально-зволожувальна система.

Переваги осушення з механічним водопідйомом порівняно з самопливним осушенням такі:

ü механічний водопідйом дає можливість керувати процесами стоку з осушуваної території, тобто прискорювати відведення води у вологі періоди року і уповільнювати його у посушливі періоди;

ü на заплавах і низинах можна знижувати (або підвищувати) рівень грунтових вод залежно від вимог сільськогосподарських культур;

ü шляхом відкачування можна знижувати рівні грунтових вод взимку, що сприяє підтриманню у грунті нормального водно-повітряного режиму і знижує весняні витрати відкачування.

Недоліки механічного осушення:

• відносно великі витрати на будівництво дамб обвалування і насосних станцій;

• високі експлуатаційні витрати. Осушення земель з механічним водопідйомом є перспективним, оскільки дає змогу мобільно і гнучко керувати водним режимом на великих площах, зайнятих під сільськогосподарські угіддя, не торкаючись проблем регулювання великих водоприймачів. Ділянка, огороджена дамбами, нагірними і ловильними каналами, що осушується за допомогою механічного водопідйому, називається польдером. Кожний польдер обслуговується однією насосною станцією, а на великих системах – двома і трьома.

Рис.127. Схема осушення з механічним водопідйомом

1 – водоприймач; 2 – річка-водотік; 3 – дамби; 4 – нагірні канали; 5 – магістральний канал;

6 – відкриті і закриті колектори; 7 – насосна станція; 8 – межа заплави (польдера).

Осушувальні системи на польдерах. Для зменшення висоти підйому води насосними станціями на польдерах будуються переважно мілкі за глибиною осушувані канали.

Закриті осушувальні системи, що потребують значного заглиблення осушувальної системи, влаштовують лише на польдерах середнього і високого рівня, що мають відмітки на 1 – 1,5 м вище рівня води у водоприймачі.

Осушувальні канали на польдерах проектують з мінімальними похилами (0,0002 – 0,0005). Пропускна здатність каналів збільшується завдяки збільшенню ширини по дну. Особливістю осушувальних систем на польдерах є влаштування перед насосною станцією регулювального басейна, який акумулює частину паводкових вод під час паводка. Це дає змогу підібрати тип насосної станції з найдоцільнішими техніко- економічними характеристиками насосів.

Необхідний об"єм регулювальних басейнів визначають за формулою

V = 86,4 (q_max А_п - Q_HC) T_п

q_max – максимальний модуль стоку з обвалованої території, л / (с.га);

А_п – площа польдера (обвалованої території), яку обслуговує насосна станція, га;

Q_HC – продуктивність НС, л/с;

T_п – розрахункова тривалість паводка, діб.

Глибину регулювальних басейнів встановлюють з таким розрахунком, щоб він не перевищував максимального розрахункового рівня у магістральному каналі осушувальної системи. Дно регулювального басейну має бути нижче дна магістрального каналу, що в нього впадає, на 0,5 – 1 м.

Насосні станції на польдерах працюють від 60 до 150 днів на рік по декілька годин на добу. Найбільше навантаження припадає на весняний період або на період інтенсивних літньо-осінніх дощів. У зимовий період насосні станції можуть включатись у роботу лише під час сильних відлиг.

Розрахункова витрата насосної станції, м³/с;

V

Q_HC = Q_р – 0,28 -------

T_п

Q_р – максимальний приплив паводкових вод, м³/с;

V – регулювальна ємкість басейну, тис. м³;

T_п – тривалість паводка, год.

Потужність насосної станції на польдерах визначають за формулою, кВт

Q_HCH_O

N=9,8———

E_t

H_O – повний розрахунковий напір, м;

E_t – К.К.Д. установки (0,5 – 0,8).

Для відкачування води застосовують низьконапірні насоси великої продуктивності: відцентрові, пропелерні, гвинтові або капсульні (глибинні). На насосних станціях встановлені електродвигуни, на випадок припинення подачі електроенергії проектують аварійні дизельні двигуни.

Гідровузол машинного водопідйому може бути суміщеним або з роздільним водозабором. Суміщений розміщується у тілі дамби разом з всмоктувальною і напірними лініями.

Будівля насосної станції може бути камерною з сухою камерою; камерною з мокрою камерою і затопленим насосом, блочною.

Насоси у станціях відносно рівня води можуть розміщуватись нижче (для осьових насосів) і вище рівня води ( для відцентрових насосів). Широко застосовуються капсульні (глибинні) насоси, які встановлюють безпосередньо у каналах без будівлі насосної станції. Перевага таких насосів полягає у простоті конструкції, керування, експлуатації. Для забезпечення зволоження осушуваних земель на польдерних системах будують насосні станції двосторонньої дії.

Біля кожної осушувальної станції влаштовують скидний шлюз, через який з осушуваної території скидається вода самопливом упродовж часу, коли рівень води у водоприймачі розміщується нижче горизонту води у магістральному каналі. Через скидні шлюзи можлива і зворотна подача води на зволоження.

Перспективними є насосні станції з можливістю роботи в автоматичному режимі, вони включаються в той момент, коли рівень води у басейні знижується до встановленої мінімальної відмітки і, навпаки, включаються при підйомі рівня до максимально допустимого на осушуваному польдері.

Кольматаж заболочених низин.

Процес природного або штучного нарощування поверхні грунту в результаті поступового відкладення на ньому мулових часточок називається кольматуванням.

У природних умовах кольматування відбувається у дельтах усіх великих річок, вода яких несе велику кількість завислих наносів. Відкладення завислих часточок на заплавних землях сприяє нарощуванню поверхні грунту, у той час як рівень грунтових вод залишається попереднім. Тобто, на кольматованій площі можна вирощувати сільськогосподарські культури без влаштування осушувальної мережі.

Кольматування здійснюється шляхом систематичних напусків на меліоровану територію річкової води, багатої завислими наносами. Для осадження наносів воду з річки подають на попередньо розділену валами площу (карти). Відстань між валами залежить від рельєфу місцевості і висоти шару кольматації. Закольматована поверхня має бути вищою меженного рівня води у річці, щоб можна було відвести у річку надлишкові води.

Рис. 128. План і поперечний переріз кольматажу:

1 – річка; 2 – водопровідний канал; 3 – дамби;

4 – тимчасові канали, що подають воду у кольматажні карти;

5 – кольматажні карти; 6 – водозливи; 7 – шлюзи-регулятори.

Осадження наносів на ділянці здійснюється періодичним або безперервним кольматуванням. Під час періодичного кольматування вода на ділянці стоїть упродовж 0,5 – 2 діб, після осадження наносів її скидають через відвідний канал у річку. Карти знову наповнюють мутною водою, і процес повторюється.

Періодичне кольматування дає можливість регулювати склад наносів, що відкладаються. Спочатку відкладаються крупніші фракції наносів завдяки швидкому скиду води із карт. Під час тривалого затриманні води у картах відкладаються мілкіші мулові часточки.

Підвищення поверхні низин іноді здійснюється засобами гідромеханізації. Під час гідромоніторного способу розробки грунт розмивають струменем води з швидкістю 20 – 60 м/с. Розріджений грунт самопливом по каналах, лотках або під напором по трубах транспортують на карти. Намивання можна здійснювати і за допомогою землесосів.

Кольматажні карти проектуються з таким розрахунком, щоб після кольматування поверхня ділянки мала одноманітний похил близько 0,0002 – 0,0005. Для кольматування необхідні такі споруди: головний шлюз-регулятор для забору води з річки і подачі її у відповідний канал; скидні шлюзи для спуску освітленої води у скидний канал або річку.

Під час безперервного кольматування карти, що розміщені ступінчасто, з’єднують відкритими укріпленими водозливами. Воду при цьому способі кольматування подають у верхню карту, звідки вона повільно тече вниз по схилу, переливаючись з карти у карту через водозливи. З нижньої карти вода скидається у скидний канал.

Крупність осаджених наносів регулюють швидкістю течії води через кольматажні карти. Для осадження тільки піщаних часточок швидкість течії має бути не менше 0,3 м/с, а для осадження пилуватих часточок – не менше 0,15 м/с; за меншої швидкості осаджуються всі завислі наноси.

Кольматування можна робити не тільки для підняття поверхні над рівнем грунтових вод, а й для покриття шаром родючих наносів безплодних прирічних пісків і гальки, що не потребують осушення. У всіх випадках кольматування сприяє підвищенню родючості грунту, на якому одержують високі і стійкі врожаї сільськогосподарських культур.

Спеціальні види осушення.

Осушення лісових угідь Перезволоженість лісних масивів знижує щорічний приріст деревини, погіршує її якість, ускладнює природне відновлення лісу, погіршує санітарно-гігієнічні і естетичні умови місцевості. Роботи щодо осушення проводять в основному в лісах I групи, обмежено – II, а також в районах інтенсивних лісозаготівель в лісах III групи.

Основна мета осушувальних заходів у лісах, на вирубках і молодих насадженнях – значно підвищити продуктивність лісів, поліпшити ведення лісового господарства. Максимальний ефект від осушення в лісах I групи іноді досягає 15 – 20 м³/га, особливо відзивчиві на осушення лісу IУ і У бонітетів Найвищі результути від осушення одержують у молодняках. Високі – в середньолітніх і помірні – у стиглих лісах.

Ефективність лісогосподарського освоєння осушених земель оцінюють за слідуючим показникам: запас (м³); об’ємний приріст дерев (м³); лінійний приріст (м³); породний склад; лісистість (%) та ін.

Таблиця 71

Характеристика лісів за результативністю осушувальних меліорацій

Група ефективності і результат осушення	Основний тип лісу, умови росту	Переважаюча глибина торфу
1.Дуже високі. Додатковий приріст деревини 4 – 6 м^3/га і більше 2.Високі Додатковий приріст деревини до 3 м^3/га Теж саме, 2 – 3 м^3/га 3. Орієнтовні. Додатковий приріст деревини 1 – 2 м^3/га 4. Слабкі	Сосняки, ялинники, кедрівники і змішані ліси на низинних і перехідних болотах: Різнотравні Осоково-сфагнові Чорноольшанники на низинних болотах: Трав’яно-сфагнові Сосняки, ялинники, кедрівники і змішані ліси на перехідних болотах і на верхових в початковій стадії заболочення Сосняки сфагнові на верхових болотах з зольністю торфу менше 2 – 3% Хвойні і змішані ліси на неоторфованих грунтах	0,3 – 0,6 0,6 – 1,0 0,6 – 1,0 і більше 0,3 – 0,6 0,3 – 0,5 -

На осушених торф’яних грунтах з високою родючістю виростають соснові і ялинкові ліси через 20 років з запасом деревини 150 м³/га, а через 60 років – 400 м³/га.

Лісові площі осушують переважно за допомогою систематичної мережі відкритих каналів, розміщених один від одного на відстані 100 – 300 м, а прилеглі лукові угіддя, лісорозсадники, лісопарки – закритої осушувальної мережі або комбінованих систем. Лісоосушувальна система складається з таких елементів: регулювальної мережі (осушувачів, дрен і закритих збирачів, тальвегових каналів); граничних і огороджувальних каналів (нагірних, ловильних, нагірно-ловильних); провідної мережі (збирачів, магістральних каналів, закритих колекторів); водоприймачів (річок, озер та ін.)

Рис. 129. Схема осушувальної мережі на лісових землях:

1 – річка-водоприймач; 2 – магістральний канал;

3 – транспортуючий збирач; 4 – осушники;

5 – шлюзи-регулятри; 6 – квартальні просіки;

7 – протипожежні водоймища.

Провідні канали осушувальної системи проектують з максимальним використанням існуючих просік і доріг, по зниженнях місцевості або по тальвегах. Регулювальні елементи для найповнішого перехоплювання води проектують під гострим кутом до горизонталей або ліній гдроізогіпс. Глибина відкритих регулювальних елементів коливається від 0,8 до 1,4 м. Глибина транспортувальних збирачів приймають на 0,1 – 0,2 м більше глибини осушувачів, а глибину магістральних каналів – на 0,2 – 0,3 м більше глибини транспортувальних збирачів. Ширину осушувачів по дну на лісових землях приймають 0,3 м, а провідних каналів при площі водозбору менше 500 га – 0,4 – 0,5 м, при більшій площі водозбору ширину по дну визначають гідравлічним розрахунком. Провідні канали розраховують на пропуск післяпаводкових весняних витрат під час повного затоплення каналів, адже більшість деревних порід переносить тривале затоплення весняними водами (25 – 50 діб). Якщо канал передбачається використовувати для лісосплаву, ширину його дна приймають не менше 0,5 м, а розрахункову глибину наповнення 0,5 – 0,6 м.

У проектах лісоосушення у зонах нестійкого зволоження передбачаються заходи, що дають змогу регулювати вологість грунту у період вегетації лісу і зменшувати пожежну небезпеку.

Водний режим регулюється двома способами: попереднім шлюзуванням і періодичним зволоженням. Шлюзи закривають до настання посушливого періоду. Весь вегетаційний період рівень води у каналах підтримується на 0,4 – 0,6 м нижче поверхні землі.

Для попередження лісових пожеж і боротьби з ними створюють протипожежні розриви, влаштовують шлюзи для затримання води в каналах, протипожежні водоймища, підводять канали від вододжерел до верхів’я осушувальної системи. Водоймища проектують глибиною 2 – 3 м, шириною по дну 4 – 5 м і довжиною, що забезпечує запас води 150 – 200 м³. Протипожежні водоймища наповнюються з осушувальних каналів за рахунок грунтових або артезіанських вод. Схема може мати такий вигляд:

Рис. 130. Схема лісоосушувальної системи:

1 – квартальні просіки; 2 – межа заболоченого масиву; 3 - нагірно-ловильні канали;

4 – магістральний канал; 5 – транспортуючий збирач; 6 – осушувачі; 7 – борозни-збірники;

8 – борозни; 9 – пртипожарні водоймища.

Осушення боліт з метою торфодобування.

Торф добувають на паливо, на приготування органічних добрив, для застосування у хімічній промисловості.

Для приготування добрив найпридатніші перехідні болота, а для заготівлі торфової підстилки – верхові.

Торфові поклади у більшості розробляють фрезерним способом. При цьому їх інтенсивно осушують, поліпшують якісні показники торфу, а також забезпечують умови для проходу важких машин для торфодобування.

Осушувальна мережа при торфодобуванні включає в себе регулювальну, провідну, огороджувальну мережі і водоприймач. Регулювальна мережа призначена для досягнення необхідної вологості торфу. До неї належать відкриті картові канали або закритий дренаж. Картові канали прокладають на відстані 30 – 50 м один від одного, паралельно магістральному каналу. Якщо торфовий поклад, підстилається добре водопроникними піщаними грунтами, то поля торфодобування осушують рідкими глибокими каналами, що врізають у грунт, який підстилає торф. Провідна мережа, що складається з валових і магістральних каналів, приймає воду з регулювальної мережі і осушує прилеглу до неї територію. Огороджувальна мережа у вигляді нагірних, ловильних або нагірно-ловильних каналів перехоплює грунтові і поверхневі води, що надходять з водозбору і розвантажує регулювальну осушувальну мережу на болоті. Водоприймачем є річка, озеро або інші водойми.

Посередині болота прокладають магістральний канал, який проходить по найглибшому торфу і, як правило, врізається у мінеральне дно болота. Перпендикулярно до магістрального каналу з обох боків від нього на відстані близько 800 – 1000 м один від одного прокладають валові канали, що відповідають транспортувальним збирачам під час осушення земель для сільськогосподарського використання.

Рис. 131. Схема осушення болота для видобутку торфу:

1 – водоприймач; 2 – магістральний канал;

3 – валові канали;4 – межа видобутку торфу;

5 – картові канали; 6 – нагірні канали;

7 – регулювальні споруди.

Глибина осушувальних каналів для торфодобування приймається такою: картових каналів – 1,4 – 1,7 м, валових 2 – 2,5 м, магістральних 3 – 3,5 м. Коефіцієнт закладання картових каналів – 0,5, для інших такий, як у звичайних осушувальних системах. Похил дна магістральних, валових і огороджувальних каналів повинен бути не менше 0,0003, а дрен під час закладання у торфовий поклад – не менше 0,001, у придонні фільтрувальні шари – 0,003. Осушення торфових боліт для добування торфу виконують у два прийоми. Спочатку за одни-два роки до початку добування торфу попередньо осушують болота. По найнижчих ділянках болота прокладають канали: магістральні, нагірно-ловильні та деякі з валових. Вони можуть мати неповну глибину. На другому етапі раніше прокладені канали доводять до проектних глибин, нарізають всі валові і картові канали. На об’єктах торфодобування обов’язково передбачають протипожежні заходи: будівництво водоймищ, шлюзування каналів, заглиблення валових каналів для створення протипожежних запасів води тощо. Болота після добування торфу мають використовуватись як сільськогосподарські угіддя. З цією метою залишають торф близько 0,5 м, поверхню болота вирівнюють, проектують відповідно до сільськогосподарського освоєння осушувальну мережу з можливим використанням каналів, що залишилися після добування торфу. Проводять глибокий обробіток грунту з внесенням необхідних добрив.

У будь-яких випадках торфодобувальні підприємства мають зробити рекультивацію вироблення торфовищ і передати цю територію для використання у сільському, лісовому або рибному господарствах.

Осушення території тваринницьких комплексів та сільськогосподарських населених пунктів.

Під час будівництва тваринницьких комплексів, населених пунктів, промислових підприємств на території з близьким заляганням грунтових вод або в зоні підтоплення при проектних розробках необхідно проводити ретельні дослідження природного гідрологічного режиму грунтових вод. За результатами досліджень передбачаються спеціальні заходи щодо боротьби з підтопленням. Ці заходи поділяються на попереджувальні і захисні.

Попереджувальні заходи передбачають зменшення живлення грунтових вод, попередження припливу поверхневих вод, влаштування споруд вздовж напрямку потоку поверхневих і грунтових вод. Не можна допускати втрат води з водопроводів, каналізації, водостоків з водоймищ, резервуарів, відстійників, гноєсховищ та ін. До попереджувальних (профілактичних) заходів слід також віднести збереженість, розчищення і заглиблення балок, струмків, стариць.

На пониження грунтових вод позитивно впливає посадка дерев і чагарників у вигляді смуг або зелених масивів. Для перехоплювання води, що просочилася, під днищами басейнів, резервуарів, під трубопроводами, галареями і каналами влаштовують дренаж з відведенням води за межі населеного пункту або тваринницького комплексу. До захисних заходів належать:

ü штучне підвищення поверхні забудівельної території;

ü локальний захист окремих споруд і будівель ( гідроізоляція, контурний дренаж);

ü зменшення припливу грунтових вод збоку шляхом будівництва головних, берегових, перехоплювальних каналів і дрен;

ü систематичний дренаж на всій забудівельній території або на частині її.

На період будівництва великих тваринницьких комплексів, сховищ, житлових будівель і споруд, з метою водопониження застосовують тимчасові дренажі. Для тривалого осушення для створення нормальних умов експлуатації підземних комунікацій, заглиблення інженерних споруд, підвальних приміщень виробничих і житлових будівель застосовують постійний дренаж.

Будівельне (тимчасове) водозниження здійснюють за допомогою голкофільтрових установок і вертикального дренажу.

Голкофільтрова установка складається із всмоктувальної системи, яка має заглиблені у грунт голкофільтри і з’єднані з ними складений колектор, а також насосний агрегат, що підключається за допомогою з’єднувального трубопроводу до колектора. Під час роботи голкофільтрової установки за допомогою насоса у колекторі створюють вакуум, за рахунок якого повітря і вода з грунту надходять до насосного агрегату і відводиться за межі осушуваного котловану. На будівельних майданчиках як тимчасовий спосіб осушення застосовують шпунтове огородження і вертикальний дренаж.

Залежно від виду пристроїв, що застосовуються як захисні постійні заходи, на промислових майданчиках розрізняють такі види дренажу: горизонтальний, вертикальний, комбінований, пластовий і вакуумний.

Горизонтальний дренаж роблять лише закритим і глибоким. Глибина дрен іноді досягає 8 – 12 м, діаметри дрен – 20 – 60 см і більше, труби відрізняються підвищеною міцністю, для дренажних фільтрів застосовують крупнозернистий пісок, щебінь і гравій. Горизонтальний дренаж у плані розміщують за такими схемами: однолінійною, дволінійною, кільцевою і майданчиковою.

Однолінійні дренажні системи застосовують для перехоплення потоків грунтових вод, що надходять з боку річки або водойм на майданчик. Вони складаються з однієї дрени прямолінійної або криволінійної у плані, що охоплює промисловий майданчик з однієї-трьох сторін.

Дволінійні дренажні системи складаються з двох орієнтовно паралельних дрен, що проходять з двох сторін осушуваного майданчика. Їх прокладають за можливості по межі осушуваного майданчика або за його межами.

Кільцевий дренаж окільцьовує майданчик з усіх боків. Його часто застосовують для осушення основних будівель і споруд, а також для осушення стадіонів і спортивних майданчиків. Кільцеві дрени влаштовують під час зниження рівня грунтових вод, коли немає виражених протоків.

Площадковий дренаж складається з систематичної мережі паралельно розміщених дрен, що відводять воду у закриті колектори.

На промислових майданчиках і забудівельних територіях дрени розміщують вздовж вулиць і проїздів, по незабудованих ділянках з пов’язуванням існуючими або запроектованими комунікаціями тваринницького комплексу або населеного пункту.

Вертикальний дренаж – це система свердловин, з яких підземну воду відкачують глибинними насосами і відводять по водовідних пристроях (колектори, галереї, трубопроводи, сифони) за межі осушуваної ділянки. Свердловини вертикального дренажу розміщують рядами і у вигляді систематичної мережі. У сприятливих гідрологічних умовах застосовується поєднання горизонтальних дрен з рядом вертикальних, тобто, комбінований дренаж. У цьому випадку свердловини працюють як самовиливні у горизонтальні дрени.

Рис. 132. Конструкції дренажів при осушенні промислових майданчиків:

а – дренаж в окремій траншеї; б – пристінний дренаж; в – пластовий дренаж;

1 – зворотна засипка; 2 – фільтрувальна обсипка; 3 – дренажна труба; 4 – гідроізоляція.

Пластовий дренаж застосовують для захисту окремих споруд і комунікацій від затоплення або капілярного перезволоження грунтовими водами. Пластовий дренаж – це тришаровий фільтр під спорудами (будівлі, дорога), який приймає у себе гравітаційні та капілярні води і відводить за межі основної споруди. Вода з пластового дренажу відводиться по дренах, прокладених або безпосередньо під основною спорудою, поряд з фундаментом, або за його межами.

З зовнішнього боку фундаментів споруд відсипають з піску і гравію пристінний дренаж.

Вакуумний дренаж – це осушувальну мережу, за допомогою якої у грунті створюється штучне гравітаційне поле, що збільшує осушувальний ефект дрени (свердловини). Штучне гравітаційне поле утворюють шляхом утворення вакууму у порожнинах закритих дрен (або свердловин). Вакуумний дренаж ефективний у грунтах з коефіцієнтом фільтрації від 0,01 до 3 м/добу. Вакуумний дренаж рекомендується для локального захисту від підтоплення підземних комунікацій частин споруд і будівель, під час розробки котлованів і траншей.

При відповідному техніко-економічному обгрунтуванні вакуумний дренаж можна застосовувати для того, щоб скоротити час осушення торф’яних і мінеральних надлишково зволожених грунтів у гумідній зоні, а також грунтів вологих субтропіків, підсилити ефект промивання засолених земель.

Презентація «Меліорація заболочених заплав»

Питання для самоконтролю

1. Що таке осушення?

2. Назвіть види осушуваних земель.

3. Дайте визначення кожного виду осушуваних земель.

4. Що таке торф?

5. Що показує ботанічний склад торфу?

6. Що означає осідання та просідання торфу?

7. Назвіть типи боліт.

8. Що називається осушувальною системою?

9. Які болота найбільш придатні для використання в сільському господарстві і чому?

10. Назвіть основні елементи осушувальної системи.

11. Дайте класифікацію осушувальних систем за різними ознаками.

12. Що таке норма осушення, від чого вона залежить?

13. Назвіть типи водного живлення.

14. Що таке спосіб осушення?

15. Назвіть основні способи осушення.

16. Що таке метод осушення?

17. Назвіть основні методи осушення.

18. В яких випадках можна використовувати для осушення відкриті канали?

19. Назвіть основні переваги закритого дренажу.

20. Яке призначення відкритих і закритих збирачів на осушувальній мережі?

21. Назвіть види осушувальних систем.

22. З яких елементів складається огороджувальна мережа?

23. З яких елементів складається провідна мережа?

24. Назвіть способи зволоження осушених земель.

25. Яке призначення водоприймача?

26. Назвіть способи регулювання водоприймачів.

27. Назвіть заходи боротьби з підтопленням.

28. Назвіть заходи боротьби з  мілководним затопленням.

29. Що називається польдером?

Попередня тема

На початок

Наступна тема