Открытый горизонтальный дренаж

Открытый горизонтальный дренаж

Открытый дренаж - это канал (включая сооружения), предназначенный для сбора дренажных вод из участка орошаемой площади и отвода их за его пределы.

Для предупреждения или ликвидации засоления почв, их заболачивания на орошаемых землях с недостаточным естественным оттоком грунтовых вод необходим искусственный дренаж. В сочетании с режимом орошения и агротехническими приемами дренаж обеспечивает оптимальные условия для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

На орошаемых землях обычно применяется горизонтальный, вертикальный и комбинированный дренаж в зависимости от гидрогеологических условий.

Горизонтальный дренаж может быть открытым и закрытым. Открытые дрены представляют собой каналы, построенные для сбора и отвода грунтовых вод. Однако они имеют следующие недостатки:

невозможность поддержания уровней грунтовых вод на глубинах, при которых обеспечивается максимальный урожай при минимальных затратах оросительной воды;
прямые сбросы оросительной воды с полей, приводящие к снижению ее полезного действия;
значительные ежегодные затраты на очистку и поддержание сети в рабочем состоянии, составляющие 8-10 руб/га;
занимает огромную площадь отчуждения плодородных земель;
значительная продолжительность рассоления земель, достигающая 15-20 лет, и огромные затраты оросительной воды на поддержание благоприятного солевого режима почв;
усиление солеобмена и увеличение сброса солей в источники орошения.

Эффективность различных типов дренажа, рассчитанная
для создания одинаковой дренированности территории

Показатель	Тип дренажа
Показатель	открытый	закрытый	вертикальный	комбинированный
Коэффициент земельного использования (КЗИ), %	87-90	95-96	98-99	96-97
Увеличение орошаемой площади за счет повышения КЗИ, %	-	до 8	до12	до 8-9
Увеличение дренированности земель за счет обеспечения стабильной глубины дренажа (закрытого), предотвращения поверхностного сброса и увеличения скорости снижения грунтовых вод, %	-	15-25	25-35	20-30
Диапазон регулирования уровня грунтовых вод, м	1,5-2,5	2,0-2,4	2,0-5,0	2,0-2,5
Продолжительность рассолительного периода, лет	15-20	5-8	3-4	4-6
Ускорение темпов рассоления почвогрунтов за счет создания оптимального мелиоративного режима (увеличения свободной емкости почвогрунтов (раз))	1,0	1,25-1,3	1,5-2,0	1,5-2,0
Экономия воды за счет ликвидации поверхностного сброса, %	-	10	15-20	10-15
Экономия воды за счет создания лучшего мелиоративного режима и ускорения темпа рассоления, %	-	10-15	15-25	10-20
Экономия воды за счет строительства совершенных видов дренажа, %	-	20-25	30-35	20-30

Источник: Якубов Х.И., Насонов В.Г. Дренаж на орошаемых землях.
– Ташкент, «Мехнат», 1987

Дренаж необходимо рассматривать как способ искусственного понижения уровня грунтовых вод, рассоление почв и грунтовых вод с целью улучшения водно-солевого режима.

Для засоленных почв в сочетании с правильной системой орошения и агромелиоративными мероприятиями дренаж является основным условием обеспечения оттока грунтовых вод, высококачественного проведения промывок, рассоления почв и опреснения засоленных грунтовых вод. Все это очень важно для поднятия культуры земледелия и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в орошаемых условиях. Засоленные почвы Узбекистана в настоящее время имеют достаточно распространенную по протяженности открытую и закрытую дренажную сеть, а хозяйства располагают большим разнообразием мелиоративной техники.

В Узбекистане нашли применение три основных типа дренажа: открытый горизонтальный, закрытый и вертикальный. Наибольшее распространение получил открытый горизонтальный дренаж. На подверженных засолению почвах глубокий открытый дренаж (2,5-3,5 м) считается более действенным, чем мелкий (глубиной 1-2 м). При этом можно удерживать грунтовые воды на большой глубине и качественно рассолять почву при проведении промывных поливов. Эффективность открытых дрен во многом зависит от рабочей (действующей) глубины. Если дрена имеет наносы и сорную растительность, то уровень воды в ней повышается. Это уменьшает напор и отвод грунтовых вод, а, следовательно, и ее мелиоративное действие.

Положительная работоспособность, мелиоративная эффективность и сохранность открытого дренажа в большой мере зависят от соблюдения при его строительстве правильного уклона дрен, рациональной величины его откосов, правильного (планового) расположения по отношению к оросительной сети, а также удельной протяженности дренажа. Установлено, что в среднем при коэффициенте земельного использования 0,7-0,8 норма дренирования земель в зависимости от степени подверженности их засолению должна быть в пределах от 20 до 40-50 пог.м/га. Необходимо отметить, что для тяжелых почв с низкими коэффициентами фильтрации, водоотдачи и солеотдачи такая норма недостаточна. Как показали исследования САНИИРИ, для усиления дренажного стока и достаточно глубокого рассоления почвогрунта удельная протяженность дренажа на таких почвах должна быть доведена до 70-100 пог.м/га.

При близком (5-10 м) залегании водоносного пласта с напорными водами и хорошими фильтрационными свойствами можно значительно повысить эффективность действия открытого дренажа с помощью вертикальных скважин-усилителей. При этом они снижают интенсивность напорного притока и способствуют созданию нисходящих токов грунтовых вод. Это все позволяет увеличить их дренажный сток, ускорить рассоление почв.

* * * *

Дренаж орошаемых земель – это комплекс гидротехнических сооружений, состоящий из:

регулирующих (полевых) дрен, предназначенных для приёма и удаления излишков почвенно-грунтовых вод и растворимых в них солей за пределы орошаемого поля;
групповых дрен - собирателей стока регулирующих дрен одновременно, выполняющих также и регулирующую роль;
проводящих и отводящих коллекторов, предназначенных для сбора стока, поступающего из регулирующих дрен и собирателей, с целью его отведения за пределы дренируемой территории в реки или естественные понижения, служащие водоприёмниками.

Регулирующие дрены, как и собиратели, могут быть традиционными горизонтальными (открытыми или закрытыми) и вертикальными, а также инновационными комбинированными.

Открытый горизонтальный дренаж представляет собой разветвлённую сеть больших и малых земляных канав, дно которых вскрывает уровень грунтовых вод и обеспечивает свободный гравитационный отток фильтрационных и дренажных вод.

Поступление воды в дрену происходит самотёком под действием напора (h), образованного за счёт разницы высотных отметок уровня грунтовой воды в центре между дренами и уровня воды над дном дрены. Поэтому дрены работают (принимают воду) только тогда когда поверхность грунтовых вод находится выше уровня дна дрен. Причём коллекторные канавы, которые, как правило, проводятся по естественным понижениям, выполняют двойную роль - они не, только отводят поступающую из регулирующих дрен воду, как отводящие коллектора, но и сами дренируют прилегающие территории.

На землях, подверженных засолению глубокий дренаж более предпочтителен, чем мелкий, так как он позволяет:

удерживать грунтовые воды на большей глубине и следовательно обеспечивать возможность более глубокого рассоления почво-грунтов при промывках;
уменьшить возможность и интенсивность реставрации засоления почвы;
увеличить расстояние между дренами, обеспечивая более полезное использование земли под посевы сельхоз культур.

Поэтому наиболее распространённые на староорошаемых землях региона глубины дрен составляют: около 2,5 метра для регулирующих дрен; 2,5-3,0 метра для групповых дрен - собирателей; 3,0-4,0 метра и более для отводящих коллекторов.

При расчёте расстояний между дренами наряду с литологическим строением и проницаемостью почвогрунтов, учитывается модуль дренажного стока, установленный на основе водно-солевого баланса, как объём грунтовых вод (нагрузка на дренаж), подлежащий отводу с дренируемой территории для поддержания уровня грунтовых вод на необходимой глубине. Модуль дренажного стока означает расход (отведение) дренажной воды в единицу времени с одного гектара (л/сек/га). На орошаемых, подверженных засолению землях, среднегодовой модуль дренажного стока обычно составляет, 0,15 л/сек/га для тяжёлых, 0,20 л/сек/га для средних, 0,25 л/сек/га для лёгких грунтов.

На староорошаемых землях при глубине дрен 2-3 метра, расстояние между ними обычно составляет 100-200 м для тяжёлых, 200-350 м для средних и 350-500 м для лёгких грунтов.

Главной задачей горизонтальных дренажных систем является необходимость создать условия, обеспечивающие гравитационный отток грунтовых вод, собираемых регулирующими дренами в водоприёмники. С этой целью на коллекторах и дренах требуется своевременно и системно — «с низу в верх» удалять возможные обрушения и оползни, перемычки и подпруды с одновременной очисткой от сорной растительности и заиления, обеспечивая беспрепятственный отток дренажных вод. При осуществлении очистительных работ на коллекторно-дренажной сети очень важно извлекать грунт не с откосов, а из дна коллекторов, то есть не в «ширь», а в «глубь».

В тоже время открытый горизонтальный дренаж несмотря на простоту и сравнительно малые затраты на его устройство, классифицируется как не совершенный, так как имеет ряд существенных недостатков среди которых:

быстрая заиляемость и зарастаемость сорной растительностью, а также подверженность оползням и обрушениям, что требует больших затрат на систематическую очистку и заглубление;
затруднительность обеспечения своевременной оперативной очистки и заглубления дрен и коллекторов для поддержания их необходимой рабочей глубины (особенно в условиях оплывающих грунтов), определяющей их дренирующее действие;
открытые дрены и коллектора, занимая большую площадь, способствуют потери орошаемых земель, мешают механизации сельхозработ и движению транспорта;
при большом поступлении напорных подземных вод открытый дренаж не обеспечивает достаточного рассоляющего действия и требует больших затрат оросительной воды для достижения необходимой мелиоративной эффективности.

Всё это способствовало необходимости перехода на технически совершенные закрытые типы дренажа, первоначально, внедрённые на ново осваиваемых, а затем и на староорошаемых землях Узбекистана в 70-80 годы прошлого столетия.

Источник: agronews.uz