Причины переувлажнения и тип водного питания осушаемых земель

Тип водного питания (ТВП) характеризует основной источник поступления воды, который при наличии соответствующих природных условий приводит к переувлажнению почвенного слоя. Это могут быть: атмосферные осадки, капиллярное подпитывание грунтовыми водами, вода, поступающая в паводок весной при разливе рек и т.д. При одних и тех же условиях земли могут быть переувлажнены или не переувлажнены в зависимости от типа почвы и существующего оттока.

Тип водного питания - это комплексная характеристика природных условий, т.е. тип водного питания зависит от климатических, почвенных, геологических, гидрогеологических, геоморфологических условий.

Различают 3 типа водного питания:

1. Атмосферный ТВП - основным источником переувлажнения являются атмосферные осадки;

2. Грунтовый ТВП - основным источником переувлажнения является близкое залегание грунтовых вод:

а) приток грунтовых вод с водосбора (поток грунтовых вод);

б) бассейн грунтовых вод (грунтово-инфильтрационный);

в) приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ.

3. Намывной ТВП - основным источником переувлажнения являются поверхностные воды. подтипы:

а) делювиальный (склоновый) - приток поверхностных вод с водосбора;

б) аллювиальный - приток поверхностных вод из рек, озер и водохранилищ.

Тип водного питания определяем по гидрогеологическому разрезу (рис. 1), топографический план участка и бланк задания.

1. На данной территории водоносный горизонт представлен суглинками, обладающими слабой фильтрацией.

2. Грунтовые воды располагаются глубоко от поверхности земли и находятся на глубине более 5 м. 3. Площадь внешнего водосбора составляет Fвнешн = 1,1Fос=118,45 га.

Делаем вывод о том, что на данной территории преобладает атмосферный тип водного питания.

Требования сельскохозяйственного производства к водному режиму осушаемых земель

Для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур необходимо оптимальное сочетание влаги, тепла, воздуха, света и питательных веществ. Однако наличие в почве избыточной влаги отрицательно сказывается на урожаях сельскохозяйственных культур, даже если остальные факторы жизни растений находятся в оптимальных пределах.

В зоне избыточного увлажнения избыток влаги в почве приводит к недостатку воздуха, развитию анаэробных процессов, питательного режима, ухудшению физических и химических свойств почвы (снижается несущая способность почв, увеличивается липкость и связность минеральных почв).

Весной почва медленно оттаивает, что приводит к сокращению продолжительности вегетационного периода.

Оптимальное значение влажности в корнеобитаемом слое почвы зависит от вида культуры, фазы ее развития и свойств почвы. Для овощей, картофеля и корнеплодов - 60-80%, для зернововых культур 55- 75 пористости,для трав 65-80. Влажность почвы должна находиться в пределах от 0,6 до 1,0 ППВ (предельно-полевой влагоемкости). Такая влажность обеспечивает необходимый водно-воздушный режим почвы и получение высоких урожаев с/х культур.

С этой целью при близком залегании грунтовых вод к поверхности земли их необходимо понизить до оптимальной глубины, которая называется нормой осушения «а».

Для овоще-кормового севооборота принимают следующие нормы осушения в зависимости от периода развития культур: многолетние травы 50-60 см, зерновые 55-65 см, корнеплоды 75-80см. Допустимая продолжительность весеннего затопления осушаемых земель при использовании их в севооборотах устанавливается, исходя из обеспечения оптимальных сроков сева. Для овоще–кормовых культур затопление не допускается.

В период летне-осенних дождей отвод поверхностных вод с осушаемых земель должен обеспечиваться для овощей и корнеплодов за 5-8 часов, зерновые 8-12 часов, луга 1-1,5 часов.

Нормативные сроки отвода избыточных вод из пахотного слоя через 1,5 суток и корнеобитаемого - 5 суток в период выпадения летне-осенних осадков.

Затопление на более длительные сроки не допускается, поскольку это приводит к резкому угнетению растений из-за недостатка кислорода в почве и снижению урожаев.

Наряду с этим на осушаемых землях необходимо создать, условия для своевременного и качественного проведения сельскохозяйственных работ, правильной организации территории.

Несущая способность почвы, прежде всего весной к моменту начала полевых работ, должна быть не менее (1,4...1,5)10 Па, что считается достаточным при проведении механизированных работ с помощью гусеничных тракторов.

Несущая способность почвы обеспечивается и в период уборки урожая осенью, часто совпадающей с дождливой погодой.

Метод и схема осушения

Метод осушения - принцип воздействия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя почвы с целью преобразования его в оптимальный для сельскохозяйственного использования.

На данном участке при атмосферном типе водного питания основным методом осушения является ускорение внутрипочвенного стока. В качестве дополнительного метода применяем перехват потока грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию со стороны внешнего водосбора.

Схемой осушения называется расположение и увязка элементов осушительной сети в плане и вертикальной плоскости.

Выбор схемы осушения заключается в установлении типа регулирующей сети, выборе водоприемника, расположение в плане основных элементов осушительной системы.

Осушительная сеть состоит из элементов, правильная работа которых должна обеспечивать оптимальный мелиоративный режим на участке проектирования. В состав осушительной сети входят:

1. Регулирующая сеть закрытые осушители.

2. Ограждающая сеть (ловчие каналы).

3. Проводящая сеть (открытые и закрытые коллектора и магистральный канал).

4. Водоприемник (местное понижение).

5. Гидротехнические сооружения (дороги, мосты, трубопереезды, устьевые сооружения и смотровые колодцы).

Регулирующая сеть.

Тип регулирующей сети зависит от типа водного питания, метода осушения и сельскохозяйственного использования осушаемых земель.

Поскольку на данном участке методом осушения является понижение УГВ и земли предполагается использовать под культуры овоще-кормого севооборота, то в качестве регулирующей сети принимаем закрытые осушители.

Рис 2. Схема работы закрытых осушителей

К1,К2-коэф.фильтрации растительного и подпочвенного горизонта м/сут,

q– среднесуточный приток воды к дрене м/сут,

В- расстояние между дренами м,

Т1,Т2- мощность растителного и подпочвенного горизонта м,

Нк- напор в дрене м.

Проводящая сеть.

В задачи проводящей сети входит приём воды из регулирующей сети и отвод её за пределы осушаемой территории в водоприемник. Проводящая сеть в курсовом проекте представлена: закрытыми и открытыми коллекторами и магистральным каналом.

Ограждающая сеть .

Ограждающая сеть необходимо для перехвата грунтовых вод поступающих с внешние водосбора, курсовой работе применяем ловчие каналы.

Водоприемник.

Водоприемником служит река, которая находится в удовлетворительном состоянии и принимает воду из осушительной сети без образования в ней подпора воды.

Проектирование осушительной сети в плане начинается с трассы магистрального канала, впадающего непосредственно в водоприемник.

Магистральный канал проходит кратчайшим путём по наиболее пониженным местам осушаемой территории и имеет минимальное число поворотов.

Расположение в плане закрытых коллекторов зависит от схемы расположения элементов регулирующей сети (собирателей).

Закрытые собиратели проектируются по поперечной схеме. Подключение регулирующей сети к закрытым коллекторам осуществляется внахлёстку. Угол сопряжения составляет 60°-90°. Длина элементов регулирующей сети не должна превышать 100 м.

Расчёт расстояния между закрытыми собирателями ведём по формуле С.Ф. Аверьянова: при условии, что отношение B/S ≥ 3.

,

,

К1, К2 - коэффициенты фильтрации пахотного и подпахотного горизонтов, м/сут,

- мощность пахотного и подпахотного горизонтов, м,

- интенсивность испарения влаги из пахотного слоя, м/сут,

- интенсивность поступления воды в закрытый собиратель из подпахотного слоя, м/сут.

5,

,

.

Так как время отвода Т >3 суток (нормативное время отвода воды из пахотного горизонта равно__________- сут), увеличиваем расстояние между ЗС и пересчитываем значение Т

План осушительной сети представлен на рис. 4