Дренаж сельскохозяйственных земель
Определение «Дренаж сельскохозяйственных земель» по БСЭ:
Дренаж сельскохозяйственных земель - способ осушения земель при помощи подземных искусственных водотоков - дрен. Дренажем называют также конструкцию или систему водотоков (например, гончарный); за рубежом (США, Великобритания) под Д. понимают любой вид осушения. Д. применяют для осушения избыточно увлажнённых земель - осушительный Д.; для борьбы с засолением земель в засушливых зонах - рассоляющий Д.; для усиления газообмена в тяжёлых глинистых почвах - аэрационный Д. (самостоятельно применяется редко).
Историческая справка. Имеются сведения о применении гончарного Д. в 2000 до н. э. (Месопотамия), Д. был известен в Древнем Риме. В Европе с.-х. Д. (Франция, Великобритания) начали применять в 17-18 вв. Первый Д. современного типа сооружён в Великобритании (графство Суффолк) в 1727, а обоснование его применения даны И. Элкингтоном в 1764. Особенно большое развитие Д. с. з. получил во 2-й половине 19 в. после изобретения (1843, Великобритания) производительной машины для изготовления гончарных труб; так в 1856 в Великобритании Д. уже было осушено 500 тыс.га. С.-х. Д. в России начали применять только во 2-й половине 19 в. (Горки в Белоруссии, Курляндская губерния, Новгородская губерния и др.). Общая площадь Д. с. з. до Октябрьской революции (без территории прибалтийских республик) составляла 2-3 тыс.га, в 1956 в СССР 0,8 млн.га, к 1971 более 3,4 млн.га. В мире Д. осушено более 20 млн.га с.-х. земель, из них в США около 10 млн.га, в Великобритании 3 млн.га (1969).
Осушительный Д. необходим на землях, где глубина залегания грунтовых вод меньше нормы осушения. В СССР применяют в основном горизонтальный систематический (равномерно распределённый на осушаемой территории) трубчатый Д. - систему труб в виде сплошных дренажных линий. Грунтовая вода поступает в стыки между трубами или отверстия в трубах под действием разности напоров, в связи с чем глубина закладки дрен должна быть больше нормы осушения. Д. более интенсивно работает в
«критические периоды» усиленного питания грунтовых вод - обычно весной и осенью. На рис. 1 показана работа Д. по отводу избыточных вод весной.
Дрены при расстоянии между ними В (в м), глубине заложения b (в м) и диаметре d (в м) должны за t суток после снеготаяния отвести поступившие в почву талые воды и понизить поверхность грунтовых вод до нормы осушения а (в м); Н - запасы воды в снеговом покрове (в мі/га); T - глубина залегания поверхности водоупора (в м); Д - дрены; Тр - траншеи; P - давление, условно принимаемое за нуль. Обычно b принимают для минеральных почв = 1,1 м, для торфяников = 1,3-1,5 м. Расстояние между соседними дренами (в пределах 15-50 м) определяют по формуле:
B = (T+0,5H0)· | [
| |
| − (Б1+Г1) | ]
| ,
|
где Б
1 -
коэффициент учёта несовершенства дрен по степени
вскрытия пласта («висячесть»), a Г
1 - то же по
приёмной поверхности дрен (гончарных), т. е.
а
s -
длина дренажной
трубы (в м); c -
ширина стыковой щели или защиты стыков (в м); H
0 -
средний действующий
напор (в м); q - средний за
период модуль дренажного стока (в м/сут), определяемый балансовыми расчётами по количеству
необходимой для отвода воды и сроку её отвода (обычно 0,5 < q < 1,5 л/сек с 1 га,
причём 1 л/сек с 1 га = 1/116 м/сут); к - коэффициент фильтрации (в м/сут).
На рис. 2 - дренажные системы. Вода, поступившая в дрену, движется от истока её к устью, для чего дренажными линиям (не длиннее 150-200 м) придают
уклон не
менее 0,002. Из дрен вода поступает в открытые или
закрытые (из труб) коллекторы (длина их не более 1000 м), а
оттуда сбрасывается в
магистральный канал и удаляется за
пределы осушаемой территории.
Для осушения минеральных почв используют в основном
гончарные дренажные трубы диаметром 4-10 см, длиной 33 см. Их укладывают на дно траншей (или на
дощатый стеллаж в неустойчивых грунтах)
впритык одна к
другой (ширина стыка не более 1-2 мм), обкладывают фильтрующимся материалом (мох,
стекловолокно, стеклоткань) и траншею засыпают землёй. Срок
службы гончарного дренажа 50-80 лет. На торфяниках его
можно использовать только после предварительного осушения участков открытыми каналами;
здесь также применяют деревянный Д.: дощатый - из труб прямоугольного сечения, сбитых из досок с оставлением продольной щели.
Перспективен
пластмассовый Д.: пластмассовые трубы с продольными щелями или округлыми отверстиями укладывают в отрытую траншею или формуют
вслед за дренёром -
бестраншейный Д., позволяющий
полностью механизировать его
прокладку. На землях с
плохой водопроницаемостью, чтобы ускорить отвод поверхностных вод и
верховодки, применяют систему закрытых собирателей: в расположенную
поперёк склона траншею
глубиной 0,8-1 м укладывают гончарные трубы и засыпают землёй, взятой из верхнего пахотного слоя, или др. водопроницаемым материалом.
Длина собирателей 150-200 м; расстояние между ними при
дополнении кротовым Д.
(комбинированный Д.) 30-60 м.
Кротовый Д. - это
система полостей с неукреплёнными стенками, равномерно распределённых по площади
через 2-10 м одна от другой на глубине 0,6-0,8 м; срок его службы до 5 лет. Применяется в кротоустойчивых грунтах (глинистые грунты, слаборазложившиеся торфяники).
Рассоляющий Д. применяют для
понижения уровня грунтовых вод, отвода промывных вод и борьбы с засолением орошаемых земель (см. Засоленные почвы и
Промывка засоленных почв), расположенных в засушливых зонах. В его работе различают
мелиоративный период (1-3 года), во
время которого рассоляют 1-2-метровый слой и отводят засолённые
грунтовые воды, и
эксплуатационный, когда поддерживают
достигнутые результаты. На орошаемых землях применяют горизонтальный и вертикальный рассоляющий Д.
Наиболее целесообразен горизонтальный относительно глубокий (около 3 м) постоянный систематический трубчатый Д., дополняемый в мелиоративный период открытыми каналами глубиной около 1 м на расстоянии
примерно 20-50 м. Дрены из гончарных, асбестоцементных или пластмассовых труб (последних 2 вида с отверстиями) укладывают в траншею, обсыпают отсортированным гравием и засыпают вынутым грунтом. Длина их желательна до 1 км, уклон дна не менее 0,001, расстояние между дренами 150-400 м. Решающее
условие успешной работы горизонтального рассоляющего Д. - бесподпорная работа дренажной сети и нормальный
сброс дренажных вод в
водоприёмник. При необеспеченном самотёчном сбросе устраивают
насосные станции.
Вертикальный систематический Д. - система вертикальных скважин, равномерно размещённых на
значительной площади, из которых (отдельно из каждой) откачивают воду.
Глубина скважины 30-150 м, диаметр 15-50 см и больше,
высота качания 6-20 м,
расход воды 25-300 л/сек; на 50-200 га размещают по одной скважине. Вертикальный Д.
может успешно
работать при наличии достаточно мощного водопроницаемого пласта, находящегося в гидравлической связи с осушаемым почвогрунтом. Откачиваемую воду можно использовать для
орошения (распространено в
Индии, США и др. странах и начинает
применяться в
Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане, Киргизии и др. районах СССР).
Головные
(отсечные) Д. и завесы служат для перехвата подземных вод, поступающих с возвышенностей
(головной Д.) или для защиты от
затопления и
подтопления земель водами водохранилищ и рек (завесы, или
береговой Д.).
Вдоль границ защищаемой территории поперёк
движения потока
подземной воды прокладывают дрены большого диаметра
(иногда в рост человека) или вертикальные
колодцы - самоизливающиеся или с
групповой откачкой (для этой цели служат и открытые каналы). О механизации дренажных работ см. Дренажные машины.
Лит.: Брудастов А. Д.,
Осушение минеральных и болотных почв, 4 изд., М., 1955; Аверьянов С. Ф., Горизонтальный
дренаж при борьбе с засолением орошаемых земель, М., 1959;
Костяков А. Н.,
Основы мелиораций, 6 изд., М., 1960; Дренаж сельскохозяйственных земель, пер. с англ., под ред. С. Ф. Аверьянова, М., 1964; Решеткина Н. М.,
Барон В. А. и
Якубов Х., Вертикальный дренаж орошаемых земель, М., 1966.
С. Ф. Аверьянов.
Рис. 1.
Работа горизонтального дренажа по отводу избыточных вод весной.
Рис. 2. Дренажные системы: а - поперечный дренаж; б - продольный дренаж; Д - дрены; К - коллекторы; МК - магистральный канал; ЛК -
ловчие каналы; В - расстояние между дренами.
Дрейфовый транзистор
Дренаж сельскохозяйственных земель
Дренаж сооружений