Мелиоративные системы и их элементы

Комплекс сооружений, предназначенных для сброса излишков воды с целью улучшения водного режима почв, называется осуши­тельной системой. В нее входят следующие элементы: регулирующая сеть; проводящая сеть; оградительная сеть; водоприемник; гидротех­нические сооружения; дорожная сеть; полезащитные лесные полосы; специальные сооружения и устройства.

Регулирующая сеть предназначена для сбора поверхностных и грунтовых вод, переувлажняющих участок, с целью улучшения водно - воздушного режима осушаемых почв. Она может состоять из закрытой и открытой сети, ложбин стока, поглотительных устройств и др.

Проводящая сеть необходима для приема воды из регулирующей сети и транспортирования ее в водоприемник (более крупную гидро­графическую сеть). К проводящей сети относят магистральные кана­лы, транспортирующие собиратели, коллекторы.

Оградительная сеть проектируется, чтобы защитить земли от поступления на них поверхностных и грунтовых вод со смежных территорий. В качестве оградительной сети служат ловчие, нагорно- ловчие, береговые каналы или дрены.
Важным элементом осушительной системы является водоприемник, который принимает воду со всей осушаемой площади.

Чтобы осушительная система функционировала в установленном режиме, необходимы также гидротехнические сооружения (трубы- переезды, трубы-регуляторы, мосты, колодцы смотровые, поглотители и др.).

Дороги проектируют на всех мелиоративных объектах. По дорогам обеспечивается связь мелиорируемых территорий с хозяйствами, полями севооборотов.

Полезащитные лесные полосы служат для защиты полей от водной и ветровой эрозии. Они необходимы также для улучшения среды оби­тания животных, создания благоприятного микроклимата на объекте.

К специальным сооружениям относят здания, пруды, водоемы. К этой категории принадлежат также береговые сооружения, створы наблюдательных колодцев и другие конструкции для нужд эксплуа­тации.

Осушительная система может быть самотечной и с механическим отводом избыточной воды с осушаемой территории. В самотечной осушительной системе излишки воды удаляются самотеком, начиная от регулирующей сети и заканчивая сбросом ее из проводящей сети в водоприемники. Эти системы иногда называют системами односто­роннего действия. При механическом отводе излишки воды собира­ются в специальные водосборники, из которых откачивают воду с помощью водоподъемных установок.

Самотечными системами очень сложно выполнить основную функцию гидромелиораций - регулирование водного режима почв. На большинстве таких систем вода сбрасывается в водоприемник даже в периоды, когда ее не хватает растениям. Поэтому осушительные сис­темы желательно реконструировать с целью придания им возможности подачи воды на поле к растениям в периоды недостатка влаги. Такие системы называют осушительно-увлажнительными, реже - системами двустороннего действия. Первой задачей этих систем является осушение, а второй, но не менее важной - увлажнение корнеобитае- мого слоя почвы в засушливые периоды.

В некоторых случаях в дополнение к осушительной части предус­матривают устройство дамб обвалования, защищающих территории от затопления паводковыми водами.

В определенных условиях хорошо зарекомендовали себя водо- оборотные мелиоративные системы. Главным их достоинством является рациональное использование водных ресурсов: сбор и возв­рат на поле отведенной в периоды осушения воды для последующего увлажнения земель в периоды засух, а также сокращение сброса за­грязненных вод в водоприемники.

Если переувлажненные почвы подстилаются хорошо водопроница­емыми грунтами, можно устраивать вертикальный дренаж. Первые экспериментальные системы в Беларуси на Полесье подтвердили его эффективность и целесообразность при соответствующих гидрогеоло­гических условиях.

Кроме перечисленных мелиоративных систем сельскохозяйст­венного назначения проектируют и строят системы, предназначенные для борьбы с подтоплением городских и промышленных площадок, для осушения специальных территорий - стадионов, аэродромов, дорожных полотен и других хозяйственных объектов.

В зависимости от конструкции, расположения на местности, гидрогеологических условий, типов водного питания и других природных характеристик регулирующую сеть подразделяют на следу­ющие виды:

1. По отношению к направлению движения грунтовых и поверх­ностных вод регулирующая сеть бывает продольной и поперечной. Продольную сеть располагают вдоль направления движения, а попе­речную - поперек направления движения воды.
2. По конструкции регулирующая сеть может быть открытой и закрытой. Открытая сеть устраивается в виде каналов, ложбин, борозд, а закрытая - в виде полостей, располагаемых на определенной глубине под слоем грунта.
3. В зависимости от характера поступления воды в регулирующую сеть ее делят на сеть совершенную и несовершенную по характеру вскрытия водоносного пласта. Если грунтовые и поверхностные воды поступают равномерно по всему периметру (этим отличается идеаль­ная дрена), такую сеть называют совершенной. Если же часть контура сети имеет водонепроницаемые или слабопроницаемые промежутки (кольматаж, наличие водонепроницаемых поверхност­ных труб, несовершенные фильтры), вызывающие сопротивление дви­жению воды, то такая сеть называется несовершенной по характеру вскрытия водоносного пласта.
4. По расположению по отношению к водоупору регулирующую сеть разделяют на совершенную и несовершенную по степени вскрытия водоносного пласта. Совершенная регулирующая сеть перерезает весь водоносный пласт и достигает водоупора, а несовершенная располагается выше водоупорного пласта.
5. По отношению к поверхности земли регулирующую сеть могут располагать в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Горизон­тальная регулирующая сеть прокладывается условно параллельно по­верхности земли, а вертикальная - перпен­дикулярно.

Пути, по которым вода поступает в регулирующую сеть, опреде­ляют принцип ее действия.

Различают два принципа действия регулирующей сети: собирате­льный и дренажный (или осушительный). При собирательном прин­ципе действия сток воды формируется в основном по поверхности почвы или по пахотному слою. В таких условиях вода поступает в открытую сеть по откосам каналов, а в закрытую - через траншейную засыпку или по специальным устройствам, обеспечивающим связь подземной полости с поверхностными водами. Собирательный прин­цип действия характерен для почв атмосферного водного питания, имеющих низкую водопроницаемость, например тяжелого грануло­метрического состава. В таких условиях доля поверхностного стока достигает до 85-90 % от общего его объема и только 10-15 % воды поступает в регулирующую сеть по порам в грунте.

Дренажный (осушительный) принцип действия присущ регули­рующей сети на легких почвах и торфяниках, на которых имеет место грунтовое или грунтово-напорное водное питание. Здесь вода в регулирующую сеть поступает по порам грунта. В таких условиях объем стока грунтовых вод преобладает над поверхностным.

Из-за несовершенства сети по характеру вскрытия водоносного пласта, а также в связи с тем, что часть объема воды в регулирующую сеть поступает по ненасыщенной зоне (области над уровнем грунто­вых вод), всегда, даже при дренажном принципе действия, имеет место превышение уровня воды, высачивающейся (выклинивающейся) на откосе канала (в придренной области), над уровнем в регулирующей сети.