Гидротехническое обустройство садово-паркового участка
Дренажная система
В этой главе КР студенту предлагается согласно данных задания и последующего обустройства участка запроектировать простейшие элементы дренажной системы (с использованием пластмассовых дрен) и системы орошения.
Среди мероприятий по преобразованию участка одно из главных мест занимает устройство дренажа. Особенно он необходим для участков с глинистыми и суглинистыми почвами. Цель устройства дренажа - собрать избыток грунтовых и поверхностных вод и отвести их за пределы участка, для регулирования водно-воздушного режима в поверхностном слое почвы, что необходимо для нормального роста и развития растений.
Дренажная система - это комплекс инженерных сооружений, состоящий из регулирующей, проводящей, ограждающей сети, водоприемника, которые располагаются на осушаемой территории.
Регулирующая сеть – это система открытого и закрытого дренажа (вертикального и горизонтального), по которому вода поступает с осушаемой территории в проводящую сеть.
Проводящая сеть - это система открытых каналов и закрытых коллекторов, по которым вода поступает с осушаемой территории в водоприемник.
Ограждающая сеть – это система открытых каналов и закрытых коллекторов перехватывающих поверхностные и грунтовые воды, поступающие с расположенных выше соседних территорий.
Водоприемник – это место (река, ручей, овраг и т.п.), куда поступает вода со всей осушаемой территории.
Прежде чем начать работы по устройству дренажа, необходимо ознакомиться с генпланом, определить на нем место расположения осушаемого участка, дорог, оврагов, прудов и т.д.
Устройство дренажа особенно важно на следующих элементах участка: территория около дома (клумбы, дорожки, площадки); садовые дорожки и площадки; территория вокруг беседок и других строений; территория вокруг водоемов; цветники и альпийские горки; газон; спортивные площадки; территория вокруг заборов (имеющих ленточный фундамент); детские и автомобильные площадки.
Дренажную систему располагают не ближе чем 0,5 м от забора и 1 м от отмостки дома. Дрены располагают на расстоянии 0,8 м от наружной стороны подошвы фундамента и чуть выше уровня грунтовых вод. В каждом конкретном случае глубина и величина приближения дренажа к постройке определяются особо.
Для предохранения от зарастания корнями растений коллекторы и дрены укладывают на определенном расстоянии от древесно-кустарниковой растительности: фруктовые деревья — 7 – 10 м; малина, крыжовник — 10 м; смородина, шиповник, акация, боярышник— 15 м; лиственные деревья — 20 м; хвойные деревья — 30 м.
Проектируя дренажную систему желательно иметь вертикальную планировку, которая позволяет правильно установить рельеф и направление стока. Желательно располагать отвод избыточных грунтовых, ливневых и талых вод в пониженной части участка. При составлении проекта дренажа участка необходимо учитывать ряд параметров:
1) уклон и диаметр дрен;
2) расстояние между дренами;
3) глубину залегания дрен;
4) плановое расположение дрен;
5) устройство устьевой части, смотровых колодцев и др.
В КР студенту необходимо представить эскиз дренажной сети обустраиваемого участка (приложение А9 и А10).
Дренаж может быть открытым (дренажные каналы), закрытым (с использованием дренажных труб) или засыпным (гравийным, кирпичным, бутовым). Для дополнительного сбора воды из дренажной системы строят дренажные колодцы.
Дренажный (водоприемный) колодец - это пункт технического обслуживания (через который дренаж можно прочистить), который располагается в самой низкой точке рельефа с учетом топографии участка и служит для отвода влаги (приложение А11). Бывают ситуации, когда участок расположен в низине или на склоне, а водоприемник находится выше осушаемой территории. В этом случае также делают дренажный колодец, в который устанавливают дренажный насос для автоматического выкачивания собирающейся воды в водоприемник.
Необходимо проектировать дренажный колодец на каждом втором изгибе трубы, так чтобы через него можно было обслуживать как подводящий, так и отводящий участки труб. Дренажный колодец чаще всего изготавливается из железобетонных колец (диаметром от 0,4 до 1 м), шириной 1 м и глубиной не менее 2 м. В особых случаях вода из дренажного колодца может забираться и для полива.
Возможен другой вариант отвода влаги с участка – с помощью поглотительного колодца, в котором вместо бетонного дна делают послойную засыпку из щебня и песка. Через эту засыпку вода уходит в нижние грунтовые слои. Глубина такого колодца может достигать 3-5 м, и чем менее водопроницаем грунт, тем глубже должен быть колодец и толще засыпка.
Важными элементами дренажной системы являются поворотные колодцы, которые располагаются в местах поворота труб на угол в 90º и менее и задают направления стекающей воде. Как правило, поворотные колодцы изготовлены из ПВХ и имеют диаметр более 30 см и высоту от 1,25 до 3 м.
Чтобы люки дренажных колодцев не портили внешний вид участка, их можно прикрыть декоративными предметами: цветочными вазами, скамейками, скульптурой и т. п. Другой способ - засыпать люки небольшим слоем земли, предварительно накрыв их пленкой. Далее это место засевается газонной травой.
Независимо от состояния участка обязательно иметь по периметру ограждающую сеть в виде открытых дренажных каналов шириной 0,4–0,5 м и глубиной 0,6–1,5 м. Стенки каналов скашивают под углом 30°. Обычно вода из них отводится в канализацию или водоприемник. Открытые дренажные каналы могут иметь различную глубину в зависимости от рельефа. На ровном участке с минимальными уклонами глубина канала составляет 1,5 м, на более рельефном - менее 1,5 м. Эти нормы применимы для всех типов почвы.
Дренаж сооружают из труб (трубопроводов), изготовленных из полимеров, асбестоцемента, глины, бетона и др. Отвод воды осуществляется обычно через отверстия, капилляры в стенке трубы или же через зазоры между трубами. Дренажные трубы необходимо обмотать фильтрующим материалом (геотекстилем) для защиты труб от попадания глинистых частиц (заиления). Кроме геотекстиля используют объемные дренажные фильтры. Их изготавливают из отходов текстильного производства, соломы злаковых, волокнистого торфа, волокон кокосового ореха и других материалов. Объемные фильтры не только защищают пластмассовую дрену от заиления, но улучшают и усиливают приточность воды. Фильтры из органических материалов перспективны еще и потому, что они длительно не снижают своей водопроницаемости в условиях интенсивного заиления благодаря способности к авторегенерации (восстановлению пористости в результате постепенного разложения материала фильтра). Такие фильтры особенно эффективны на тяжелых глинистых и суглинистых почвах.
Значительно повысить эффективность дренажа можно с помощью дренажных плит (пенопластовых окон), которые укладываются над дренажным трубопроводом и направляют в дренаж воду, даже когда земля вокруг еще скована льдом.
Чаще всего используется закрытый горизонтальный дренаж, состоящий из траншей, на дне которых располагаются дрены (дренажные трубы) или любой проводящий воду материал (щебень, битый кирпич, хворост, жерди) засыпанные сверху землей.
Дренажная система с применением дренажных труб является наиболее эффективной при проведении осушительных мелиоративных мероприятий. Дренаж, созданный только из щебня, битого кирпича, жердей, будет хорошо отводить воду лишь в течение 5-7 лет, а после потребует ремонта или полной замены. При правильной эксплуатации дренажная система из труб будет служить до 50 лет. Это возможно лишь при соблюдении некоторых условий:
1) после того, как проложены трубы, тяжелой технике по участку ездить нельзя. В случае крайней необходимости лучше построить временную дорогу;
2) если верхний слой почвы уплотнен колесами автомашин, то следует провести глубокое рыхление, чтобы придать почве необходимую степень рыхлости и водопроницаемости, иначе дренажная система не будет работать;
3) раз в 2-3 года дренажные трубы желательно промывать в целях предупреждения их заиления и закупорки отверстий гидроокисью железа. Для этого к открытому краю коллектора (тому, что впадает в водоприемник) подсоединяют водопроводный шланг и струей воды под напором промывают дренажную систему.
Строительство дренажа начинается с водоприемника. После того, как будет сделан водоприемник, прокладывают траншею под закрытый коллектор, по которому вода будет поступать из дрен. Коллектор нужно располагать ниже дрены, чтобы вода самотеком шла из дрен в коллектор, а из коллектора в водоприемник. Важным условием при устройстве является соблюдение равных и регулярных уклонов. Канавки для дренажа должны быть выкопаны по уровню, дно их необходимо тщательно выровнять, согласно заданному уклону и хорошо уплотнить. Стыковка дренажных трубопроводов осуществляется с помощью надвижных муфт и тройников, не требующих дополнительных резиновых уплотнений. Затем выкапывают траншеи для дрен.
Для закрытого дренажа прокладывают траншею, обычно глубиной 0,7 – 1,0 м, шириной 0,4 м (приложение А11). Ее выкапывают с уклоном в сторону дренажного колодца или в сторону естественного водотока. Наполовину траншею заполняют щебнем и выполняют послойную засыпку водопроницаемыми материалами (щебень и песок). На дно дренажной траншеи насыпают слой щебня 5 см, затем на щебень под определенным уклоном укладывают трубы, которые обсыпают щебнем или гравием слоем 30-40 см (чем менее водонепроницаем окружающий грунт, тем толще засыпка). Лучше всего брать щебень с размером зерен не более 10-40 мм. Щебень используют чистый, промытый, нельзя брать известковый щебень. Далее можно насыпать крупнозернистый песок слоем 10-30 см, а поверх песка укладывается плодородный грунт (слой дерна).
Диаметр дрены 5-10 см, а коллектора, в случае если он собирает воду от большого количества дрен на большом пространстве - 9-10 см. На небольших участках (менее 0,5 га) диаметры коллектора и дрен могут быть одинаковыми.
В производственных условиях размеры труб для коллекторов определяют на основе гидравлического расчета, который выполняют для следующих створов: в устье, в местах изменения уклонов, в местах впадения коллекторов и колодцев-поглотителей.
Расход коллекторов (Q, л/с) определяют по формуле:
где q — модуль дренажного стока, л/с/га;
F — площадь водосбора коллектора выше рассматриваемого створа, га,
Модуль дренажного стока определяют через расчетный (по уравнению водного баланса) приток воды к дрене по формуле:
где n — коэффициент, равный 1;
qП — средний за расчетный период притока воды к дрене, м/сут.
При отсутствии материалов балансовых исследований дренажный модуль стока для различных грунтов ориентировочно (без учета поверхностного стока) следующий: глины, суглинки тяжелые и средние — 0,4 — 0,5; суглинки легкие, супеси — 0,6; пески, торфяники низинные — 0,7 — 0,8.
Гидравлический расчет коллекторов проводят по участкам, отличающимся расходом воды настолько, что это влияет на диаметр труб. Скорости течения воды в коллекторах должны быть в пределах 0,3—1,5 м/с, а минимальные значения уклонов — 0,0015— 0,002.
Дренажная система должна иметь уклон 0,002-0,005 для труб диаметром до 100 мм, а для труб с большим диаметром уклон делается больше. В зависимости от типа грунта и диаметра труб уклоны пластмассовых дрен изменяются. При известном уклоне коллектора по трассе и расходе в расчетном сечении определяют необходимый диаметр труб (приложение А11).
Для обеспечения (по возможности) двустороннего ввода дрен в коллекторы последние прокладывают по понижениям местности в направлении ее наибольшего уклона. Коллекторы должны быть прямолинейны в плане и иметь минимальное число поворотов (внутренние углы не менее 110°). Они не должны пересекать засыпанные старые каналы, староречья, западины с глубокой (более 1,5 м) залежью торфа и участки с плывунами и сапропелями.
Минимальная глубина заложения дрен в песке, супеси — 1 м; в глине, суглинке, торфе (после осадки) —1,1-1,2 м. Допускается уменьшение глубины дрен в отдельных микропонижениях (до 0,8 м — в минеральных грунтах и до 1 м — в торфах). Глубина закрытых коллекторов проектируется не меньше 0,8 м. Разница глубины между дренами и коллекторами старших порядков составляет 0,1-0,2 м (например: глубина дрены 1,2 м, коллектора – 1,4 м).
В целях исключения отрицательного воздействия осушаемого участка на окружающую среду необходимо принимать глубину дрен не более 1,4 м, коллектора (собиратель) – 1,7 м, нагорных каналов – 1,3 м, ловчих дрен – 2 м, магистрального коллектора – 2,2 м.
Длина дрен зависит от уклонов и диаметров. Максимальная длина отдельных пластмассовых дрен при уклонах 0,003 может составлять 200 м; при уклонах 0,005 — 250 м; при уклонах 0,01 — 300 м (устройство дрен длиной менее 50 м не рекомендуется). При увеличении диаметров дрен до 75—100 мм их длина может быть 400 м. Длина закрытых коллекторов — 150—200 м [10, 14].
Расстояние между дренами определяют после установления для данных условий их расчетной глубины (глубина заложения и расстояния между дренами взаимообусловлены). На величину междренного расстояния влияют: уклон поверхности, интенсивности осадков, фильтрационная способность грунтов, их слоистость, коэффициент водоотдачи, интенсивность питания грунтовых вод и необходимое понижение их уровней, тип грунта (приложение А12).
Расстояния между дренами определяется фильтрационным расчетом, который проводится для однородных грунтов при атмосферном и грунтовом водном питании (СНиП 2.06.03-85) по формуле:
Ad = 
,
где Ad – расстояние между дренами, м;
Lf – общие фильтрационные сопротивления по степени и характеру вскрытия пласта, м;
H – расчетный напор, м;
Т – проводимость пласта, м2/сут.;
q – интенсивность инфильтрационного питания (средний за расчетный период приток к дренам), м/сут. (в РГР для песчаного грунта – 0,006, легких суглинков и супеси – 0,005, тяжелых и средних суглинков – 0,004, глинистого грунта – 0,003).
Расчетный напор определяют по формуле:
H = Dd – 0,6J,
где Dd – глубина до оси дрены (глубина заложения дрены), м;
J – норма осушения, м (принимается на уровне средней под различные культуры – 0,8 м).
Проводимость пласта определяют по формуле:
T = Kf (Ho+Hd),
где Kf – коэффициент фильтрации грунта, м/сут. (в РГР для песчаного грунта – 1,6, легких суглинков и супеси – 1, тяжелых и средних суглинков – 0,38, глинистого грунта – 0,09);
Нd – расстояние от оси дрены до водоупора, м (глубина водоупора дается по заданию);
Ho – коэффициент равный 0,5Н, м;
Общие фильтрационные сопротивления определяются по формуле:
Lf = 
,
где Нd – расстояние от оси дрены до водоупора, м (глубина водоупора дается по заданию);
D – наружный диаметр дрены, м;
Ho – коэффициент равный 0,5Н, м;
Li – фильтрационные сопротивления по характеру вскрытия пласта в зависимости от конструкции дрен, м (для гофрированных пластмассовых труб с оберткой рулонными защитными и фильтрующими материалами – 0,5) [11].
В КР студенту необходимо учитывать заохривание дрен железистыми соединениями, для чего он пользуется данными приложения А13и уменьшает расстояние между дренами на 10 % при λ = 5-8 мг/л и на 15% при λ > 8 мг/л (содержание закисного железа в почвенно-грунтовой воде дается по заданию).
Вычисление объемов выемки грунта под траншеи приводится студентом в ведомости установленного образца (таблица 1).
Таблица 1 – Сводная ведомость объемов земляных работ
| Закрытый канал | Длина канала, м (по чертежу) | Средняя глубина канала, м (по проекту) | Ширина канала, м (константа) | Площадь поперечного сечения, м2 | Объем выемки, м3 | |
| по дну | по верху | |||||
| Дрены | 1,2 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | ||
| Коллекторы | 1,4 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | ||
| Всего по объекту: | - | - | - | - |
При проектировании студент может ориентироваться на приведенные ландшафтными фирмами варианты устройства дренажа: «эконом», «стандарт» и «эксклюзив». Профили траншей и цена за 1 пог. м для каждого варианта представлены вприложение А14.
Цена дается за погонный метр дренажной системы – это общепринятый стандарт ценообразования на глубинный дренаж. Рассчитать цену дренажа можно при известной площади участка требующего осушение, так 1 пог. м дренажа глубиной 1 м собирает воду в среднем с 8 м2 поверхности участка на суглинистых и глинистых почвах, на супесчаныхипесчаных почвах – с 12 - 15 м2.
Приблизительная смета без учета некоторых данных проекта дренажа может быть построена на данном примере. Участок 2400 м2 на суглинистых почвах, полностью проектируется под осушение. Такой площади соответствует (2400/8) – 300 пог. м дренажа (более точно протяженность дренажа студентом определяется по чертежу). Выбрав вариант «эконом» как оптимальный (по соотношению цена и качество) получаем 5700 у.е. При условии, что собранную воду некуда отводить, включаем в смету устройство дренажного колодца с автоматическим насосом 550 у.е. и получаем в итоге сумму6250 у.е. (данная цена окончательная и включает в себя проектирование, все материалы, все работы и прочие накладные и орграсходы).
Со временем в результате заиливания снижается пропускная способность дренажа, поэтому его через каждые 20 - 25 лет нужно промывать. Вариант «эксклюзив» (студент может использовать для коллекторов) включает необходимые элементы промывочной системы, геотекстиль защищающий весь слой щебня, жесткие двухслойные дренажные трубы производства Германии с внутренней гладкой поверхностью. Дренаж можно сооружать в любое время года (зимой затраты будут в полтора-два раза больше).
Любые осадки, которые собираются с крыш домов посредством водосливных труб, оказывают негативное влияние на состояние почвы рядом с домом и на его фундамент. Поэтому, студенту рекомендуется запроектировать вокруг зданий кольцевой дренаж и ливневую канализацию (если не проектируется водозаборник для талых и дождевых вод).
Ливневая канализация - осуществляет сбор поверхностных вод с кровель зданий (при помощи водоприемных воронок) и дорожных, газонных покрытий (при помощи водоприемных лотков). Минимальная глубина заложения коллекторов принимается ниже глубины промерзания грунта. Если же по каким-то причинам это невозможно, в качестве укрывающего теплоизолирующего слоя используется утеплитель (пенополистирол), что позволяет сократить глубину траншей до 70 см от поверхности земли.
В ливневой канализации (приложение А14) дождевые потоки по плоским уклонам поверхности собираются в линию каналов. Очистку собранной воды перед выпуском ее в канализацию выполняют пескоуловители. Элементом точечного водосбора являются дождеприемники, которые служат для сбора воды из водосточных труб, поливочных кранов и т.п. Они оснащены фильтрами для очистки стоков от мусора и встроенными сифонами. Трубы подбираются в зависимости от предполагаемого количества ливневых вод.
Подземная часть фундамента испытывает постоянное давление воды, особенно весной и осенью, а также в периоды затяжных дождей. Без дренажа срок службы фундамента не превысит 50 лет. На глинистых и суглинистых почвах дренаж располагается не в соприкосновении со стеной, а на расстоянии 1,5 - 3 м от нее. В этом случае нет опасности подвижки фундамента при раскапывании траншей, а между дренажной траншеей и домом будет слой глины, дополнительно препятствующий проникновению воды к стене (глиняный замок). Кроме того, если заложить дрены на 0,5 м глубже нижней точки фундамента, то это позволит надежно защитить фундамент и избавиться от влаги в подвальном помещении.
При проектировании студент может ориентироваться на приведенные ландшафтными фирмами варианты устройства дренажа фундамента: «эконом», «стандарт» и «эксклюзив». Для них представлены профили траншей и цена за 1 пог. метр (приложение А15).
Приблизительная смета дренажа фундамента может быть составлена студентом, исходя из ниже приведенного примера. Допустим, что глубина фундамента 2,2 м и периметр дома с учетом отступов 80 м. С учетом особенностей местности выбираем вариант «стандарт». Тогда сумма за 80 пог. м. составляет 3600 у.е. К этой сумме следует добавить 3 смотровых колодца по 200 у.е. каждый глубиной 3 м, что составит 600 у.е. При условии, что собранную воду некуда отводить, включаем в смету устройство колодца с автоматическим насосом 550 у.е. При условии, что ливневые водостоки совмещаются с глубинным дренажем, включаем в смету устройство отводящих ловушек по 1 шт. от каждой водосточной трубы (допустим, 5 шт.) по цене 40 у.е./шт. и получаем сумму 200 у.е. Получаем итоговую суммуза весь глубинный дренаж фундамента и ливневую систему отвода дождевой воды 4950 у.е.
В ходе проектирования студент для уточнения общей сметы проекта дренажа может воспользоваться данными приложения А16.
Система орошения
Полив - это один из видов ухода за садом, который необходимо осуществлять, во время всего вегетативного периода. Делать это надо грамотно, т.к. одни растения требуют много влаги, а другим достаточно выпадающих дождей. Газонам необходима влажная почва, пропитанная водой на глубину 20 - 30 см, а деревья требуется поливать до тех пор, пока влага не пропитывает почву на глубину не менее метра.
Графики полива для различных культур в зависимости от климатических условий различны. Однако, в совместных высадках различные культуры, составляют определенный орошаемый массив, поэтому при составлении режима орошения нужно учитывать:
1. Потребность в воде каждой культуры при определенной ее агротехнике.
2. Почвенные, гидрогеологические и прочие условия каждого участка.
В соответствии с изменениями климатических, хозяйственных и агротехнических условий поливной режим каждой культуры подвержен значительным колебаниям по годам и отдельным периодам года. При проектировании технологии орошения необходимо устанавливать возможные размеры этих колебаний. Поэтому до установления поливного режима каждой культуры нужно знать то общее количество поливной воды, которое потребно данной культуре за весь вегетационный период при определенной агротехнике и данных природных условий для создания нормального развития растений. Это количество воды может быть установлено на основании анализа совокупности данных климатических, почвенных и некоторых других условий.
Общее количество потребляемой растением воды (транспирация культуры) может быть определено по следующему выражению:
Е = 10×j×b×d , мм
где j -коэффициент влагообмена, b - микроклиматическая поправка, d - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха. мб.
Поэтому определенное количество воды (М), которое должно быть подано на полив определенной культуры за весь вегетационный период (величина оросительной нормы), определяется следующим уравнением:
М = Е - Ро - W + Ео , м3/га
где Е - общее водопотребление культуры (транспирация); Ро - количество осадков, поступающее в активный слой почвы в течение вегетационного периода; Ео - испарение с поверхности почвы за тот же период; W - используемые внутренние запасы влаги в почве за вегетационный период.
Запасы влаги в почве за вегетационный период вычисляются по формуле:
W = Wo - W1 + K, м3/га
где: Wо - запасы влаги в активном слое почвы в начале вегетационного периода; W1 -запасы влаги в этом слое в конце периода (эта величина на должна быть меньше минимально доступного растениям запаса влаги в данной почве); К - количество капиллярной влаги поступающей в активный слой почвы снизу от грунтовых вод при близком их залегании.
Как правило, поливной режим рассчитывается на год 95 % обеспеченности, т.е. среднестатистический год за многолетний ряд наблюдений (15-20 лет). Таким образом, учитывая климатические условия, поливная норма назначается с учетом увлажнения почвы на величину распространения корневой системы растений. В приложении А17 отражен поливной режим для трав, кустарников, плодовых деревьев.
Оптимальная величина поливной нормы определяется:
m = 100×а×h×n×s×(Wнв. – Wкр.), м3
где а - объемный вес почвы, т/м3 (1,4 – 1,7); h - глубина промачиваемого (корнеобитаемого) слоя почвы, м; n - коэффициент неравномерности полива (0,9-0,95); s - площадь увлажнения, м2; Wнв. – влажность почвы, соответствующая наименьшей ее влагоемкости, % (65-75); Wкр. – критическая влажность почвы, % (для песчаных и супесчаных почв – 0,65Wнв., суглинистых почв – 0,75Wнв., глинистых почв – 0,8Wнв.).
В таблице 2 даны поливные нормы и число поливов для различных культур.
Таблица 2 – Поливные нормы и число поливов для различных культур
| Название культур | Поливные нормы, м3/га | Число поливов |
| Травы | 150-200 | |
| Цветы | 80-100 | |
| Кустарники | 250-300 | |
| Цветы кустарниковые | 200-250 | |
| Плодовые деревья | 300-350 |
Для получения общего расхода воды, необходимого для орошения всей площади, занятой несколькими культурами, нужно просуммировать расходы воды для каждой культуры [10, 14].
Сроки полива определяют в зависимости от климатических условий для различных регионов. В южных районах первый полив производят ранней весной до начала распускания почек и появления листьев; второй - после распускания листьев и появления бутонов; третий - во время цветения в продолжение лета. Заканчивают поливы поздней осенью в период от начала массового опадения листьев до замерзания почвы. В центральных и северных районах (районы неустойчивого увлажнения) первые поливы начинаются во время появления бутонов и начала цветения культур, т.к. в этих районах до начала лета весьма велики запасы воды в почве после зимне-весеннего накопления осадков. Кроме того, в эти периоды температура воздуха не способствует значительному испарению с поверхности почвы и транспирации растений. Исключением являются года с постоянной высокой температурой воздуха, устанавливающейся с конца апреля - начала мая. В этом случае поливы начинаются ранней весной. На разных типах почв продолжительность полива также различна (таблица 3).
Таблица 3 – Время полива культур на различных почвах
| Почвы | Скорость фильтрации, см/с | Время полива, час | |||
| Название культур | |||||
| травы | цветы | кустарники | плодовые деревья | ||
| глины | 0,0008 | 13-16 | 5-10 | 23-27 | 13-50 |
| суглинки | 0,001 | 11-14 | 4-8 | 19,4-22,2 | 27,7- 41,7 |
| супеси | 0,005 | 2,2-3,0 | 0,8-1,6 | 3,9-4,4 | 5,6-8,3 |
| пески | 0,01 | 1,1-1,5 | 0,4-0,8 | 1,9-2,2 | 2,8- 4,2 |
| торф | 0,003 | 3,7-4,6 | 1,4-2,6 | 6,5-7,4 | 9,3-13,9 |
На плотных почвах (глинах, суглинках), поливы проводятся значительно дольше, чем на скважных почвах (пески, супеси, торфа). На плотных почвах поливы должны проводиться малыми нормами, чтобы обеспечить полное впитывание воды почвой. Кроме того, достаточно плотная структура почвы обеспечивает большую сохранность влаги в почве в течение длительного периода. Таким образом, поливы здесь могут проводиться достаточно редко. Интервал между ними, даже в достаточно напряженные периоды вегетации может составлять около 7-8 дней. Наоборот, на песчаных грунтах (супеси, пески, торф) поливы должны проводиться малыми нормами, но ежедневно. Продолжительность полива 1-4 часа для культур с небольшой корневой системой. Для кустарников и садовых культур продолжительность полива составляет до 10-14 часов.
На режим полива большое влияние оказывает способ подачи воды. Так, для газонов, цветников оптимальным способом полива может быть микродождевание с интенсивностью водоподачи не более 0,01 мм/мин. (мелкодисперсное дождевание). Для кустарников и плодовых деревьев более подходит поверхностный полив по бороздам. Но этот вид полива крайне не экономичен. Здесь более перспективно капельное орошение, при котором экономия воды может составлять до 30-50 %, от объема воды, затрачиваемого на традиционные способы полива.
В КР студенту предлагается составить упрощенный проект поливной системы. Сначала нужно произвести обмер орошаемой площади, обозначить на эскизе проекта системы полива постройки, дорожки, настилы, подпорные стенки, детские, спортивные площадки и т.д. Необходимо показать деревья, кустарники, зоны цветников, определить границы лужаек и др. Полученный план будет основой, на которую будут наноситься построения системы полива
Как и любая система инженерных коммуникаций, система полива требует серьезного подхода на стадии проектирования. Система полива должна быть разделена на зоны (секторы). Каждая зона планируется таким образом, чтобы приспособить систему водоснабжения к наиболее эффективному объединению разбрызгивателей в группы. Шланги, соединяющие разбрызгиватели должны быть установлены по размерам соответствующим силе водяного напора в системе. Система должна быть разработана с учетом полного охвата. Разбрызгиватели должны быть отобраны на основе типа участка, который будет орошаться (деревья, кусты, цветники, газон и др.), характеристик системы водоснабжения (давление), состава почвы и площади, которая должна быть охвачена поливом.
Есть большое количество систем орошения, но самой прогрессивной считается автоматическая система полива. Это инженерно-технический комплекс, обеспечивающий автоматизированное орошение (дождевание) определенной территории по заданному графику. Работа системы полива заключается в следующем: вода с помощью насоса подается от источника по трубам к поливным устройствам, расположенным равномерно по участку.
Система автоматического полива состоит из следующих частей:
1. Контроллер.
Управляющее устройство (миникомпьютер или таймер), включающее клапаны для подачи воды в дождеватели. Контроллер управляет клапанами поочередно. При завершении полива одной зоны, он включает клапан следующей зоны полива. Контролер может комплектоваться датчиком дождя, ветра и снега, который приостанавливает действие программы в случае повышения влажности воздуха или почвы и позволяет за счет отключения системы в дождливое время сэкономить расход воды и электричества. За изменением погоды контроллер следит с помощью специально встроенной метеостанции.
2. Электромагнитный клапан.
Клапан включает линию (зону) полива с набором дождевателей. Эти зоны размещаются в соответствии с имеющимися типами растений, их расположением и максимальным количеством воды, которое необходимо для полива.
3. Дождеватель.
Гидравлическое устройство, смонтированное под землей, и имеющее выдвижной разбрызгиватель (шток с форсункой). Работает при определенном давлении в системе труб.
4. Гидравлическая сеть.
Система из пластмассовых трубопроводов различного диаметра (магистральной и боковых линий).
Различают два типа дождевателей - роторные (струя воды, с радиусом полива до 30 м, вращается по необходимому сектору полива от 10 до 360 градусов) и секторные (одновременный полив всего орошаемого сектора от 0 до 360 градусов, радиус полива от 1 до 5 м). Секторные (статические) дождеватели часто используются в цветниках, поэтому высота их подъема над уровнем земли может быть 10, 15 или 30 см (в зависимости от высоты растений). Дождеватели оснащаются соплами (с регулировкой сектора, радиуса, траектории полива) и насадками (баблерами для полива деревьев, микроспреями для полива цветов, прямоугольными насадками для полива узких участков).
Студент в соответствии с данными эскиза определяет радиус полива дождевателей соответствующего типа и круговыми дугами вычерчивает на плане зоны орошения. Располагая зоны орошения нужно по возможности максимально охватить территорию газона, цветников, сада (огорода), не допуская попадания прямой струи воды на постройки, хвою и кору деревьев и т.п. Для этого при расстановке дождевателей корректируется сектор полива. В кустарниковых посадках и среди цветников дождеватели устанавливаются с меньшим интервалом (радиус 2—2,5 метра), т.к. струйки воды гасятся о листву. Выделяются места с высокими растениями, где устанавливаются дождеватели с 30 см телескопической частью и радиусом полива до 5 м. Также студентом устанавливается территория, где полив не требуется (дороги, детская площадка, зона отдыха, зоны между забором и газоном и др.).
Студент определяет примерные места установки гидрантов. Сеть гидрантов постоянно находится под давлением, что обеспечивает простой и быстрый доступ к воде в любое время. Обычно гидранты нужны в местах, где необходим ручной полив (вблизи дома, детской площадки, зоны отдыха, у въездной дороги). Расстояния между гидрантами определяются длиной шланга, удобно пользоваться шлангом длиной не более 10-15 м, следовательно, устанавливаются гидранты приблизительно через 20-30 м. Гидранты можно объединить в каналы и оставить их под давлением, а можно поставить на напорную магистраль или ее ответвления.
При проектировании дождеватели объединяются группой трубопроводов, которые соединяются в монтажных колодцах, через которые проходит напорная магистраль с выходом на насосное оборудование. При автоматическом управлении вместе с напорной магистралью в траншею прокладывается низковольтный кабель 24V для управления электромагнитными клапанами в монтажных колодцах. Напорную магистраль желательно закольцевать, что позволит сократить диаметр труб и снизить потери в трубопроводе. На небольших участках (2-3 трубопровода), запорную арматуру целесообразно размещать около насосного узла, в противном случае она выносится на территорию участка (монтажные колодцы). Насосное оборудование желательно монтировать в подвальном помещении зданий.
На один канал (трубопровод) оптимально ставить не больше 6 статических или 4 роторных дождевателей. Статические и роторные дождеватели из-за разной интенсивности осадков нельзя использовать на одном канале. Лучше использовать роторные дождеватели на солнечной зоне (для полива газонов, больших открытых площадок и участков с редкими посадками), а статические дождеватели в тенистой зоне (для полива цветников, участков с плотными посадками и небольших открытых участков газона) участка. Для стабильной работы насоса необходимо, чтобы производительность дождевателей в разных зонах участка отличалась не более 25%. Для этого необходимо, чтобы на всех каналах был примерно одинаковый расход воды. При полном открытии у роторных дождевателей, в зависимости от сопла, расход колеблется от 0,23 до 2,44 м3/ч, у статических от 0,7 до 1,0 м3/ч.
При расчете расхода воды на один канал обязательно учитывается, что при изменении сектора полива у статических дождевателей расход изменяется, а интенсивность не меняется, у роторных дождевателей расход не изменяется, а интенсивность изменяется.
Для идеальной работы оросительной системы, источник водообеспечения (водопровод, колодец, скважина и др.) должен иметь соответствующее давление (3-3,5 атмосферы) и количество воды (одна поливочная головка расходует от 2 до 10 л/мин., в зависимости от сектора полива). При давлении 3,5 атмосферы у ст