ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ ВОДНОГО ПИТАНИЯ.

План лекции

5.1. Типы водного питания

5.2. Методы и способы осушения.

5.3. Требования сельскохозяйственных культур к водному режиму почвы, нормы осушения.

5.4. Осушительные системы.

 

5.1. Типы водного питания

В зависимости от преобладания того или иного источника различают следующие типы водного питания избыточно увлажненных земель:

1.атмосферный;

2.грунтовый;

3.грунтово-напорный;

4.намывной.

 

Избыточно увлажненные земли атмосферного типа водного питания, как правило, приурочены к водораздельным пространствам с плоским рельефом, сложенным слабоводопроницаемыми почвами. Уровень грунтовых вод на этих землях обычно залегает глубоко, но в поверхностных горизонтах почвогрунтов часто образуется верховодка, обусловливающая периодическое избыточное увлажнение почвы.

Грунтовый тип водного питания встречается в крупных понижениях, расположенных на склонах от водоразделов к речным долинам. Двигающиеся в грунтовой толще безнапорные воды, встречая эти понижения, выходят на их поверхность и образуют более или менее обширные области избыточно увлажняемых земель.

Грунтово-напорное водное питание создается в тех случаях, когда водоносный пласт в нижней части склона перекрыт водонепроницаемыми грунтами. Под действием создавшегося в водоносном горизонте напора грунтовые воды поднимаются в вышележащий слабоводопроницаемый пласт и просачиваются сквозь него на поверхность, образуя пластовые выходы. Этот тип водного питания обычно приурочен к подножиям склонов речных долин.

Наконец, намывным (аллювиальным или делювиальным типом) водного питания называют избыточное увлажнение территории, обусловленное периодическим затоплением водами, стекающими на данную территорию извне.

Намывное итание обычно приручено к прирусловой и притеррасной части речных пойм.

 

5.2.Методы и способы осушения

 

В зависимости от пути, по которому вода отводится с осушаемой территории, различают пять методов осушения:

1. ускорение поверхностного стока (отвод воды по поверхности осушаемого участка);

2. ускорение стока по пахотному слою (отвод воды через пахотный слой по поверхности подпахотного слоя);

3. ускорение внутреннего стока (отвод воды через толщу грунта, подстилающего пахотный слой);

4. уменьшение притока воды наосушаемую территорию (ограждение участка от притока воды со стороны);

5. ускорение просачивания воды в подпахотные слои (увеличение влагоемкости почвенного профиля);

6. понижение уровня грунтовых вод на объектах в основном грунтового или грунтово-напорного типов водного питания;

7. метод отеплительных мелиораций – применяется в условиях многолетней мерзлоты, где переувлажнение связано с глубоким промерзанием и медленным оттаиванием покровных почво-грунтов.

8. метод двустороннего регулирования почвенной влаги. Это метод мелиорации заболоченных земель, при котором производится осушение и увлажнение почвы.

Выбор метода осушения определяется причинами из быточного увлажнения каждого осушаемого участка, его литологическим строением и сельскохозяйственным использованием.

Метод ускорения поверхностного стока практически применяют только при осушении естественных лугов и пастбищ или участков длительного залужения с плотной дерниной. На пашне, используемой под пропашные и зерновые культуры, сток по поверхности образуется после того, как пахотный слой насыщается до полной влагоемкости. В этом случае удаление только поверхностных вод не решает задачу осушения, необходимо, кроме того, освободить от излишней воды сам пахотный слой.

В зависимости от литологического строения излишнюю воду из пахотного слоя можно удалить или методом ускорения внутреннего стока через подпахотный слой, если он достаточно водопроницаем, или методом ускорения стока по пахотному слою, если подпахотный слой водонепроницаем. Последний метод широко применяют при осушении минеральных избыточно увлажняемых земель с тяжелыми почвами, используемых под пашню.

Ограждение осушаемой территории от притока вод со стороны обязательно во всех случаях, когда этот приток есть.

Метод осушения путем увеличения влагоемкости подпахотного слоя наиболее прост, а поэтому его тоже нужно использовать во всех возможных случаях. Однако этим методом из пахотного слоя можно отвести сравнительно небольшое количество воды, а поэтому он полностью может обеспечить осушение территории только тогда, когда избыток влаги в пахотном слое невелик; в большинстве же случаев в дополнение к нему необходимо применять один из перечисленных методов.

Вообще вследствие многообразия природных условий, причин избыточного увлажнения земель лишь в редких случаях удается достигнуть полного осушения участка только одним методом, поэтому обычно комбинируют несколько методов осушения.

В отличие от методов, определяющих пути, по которым избыточная вода удаляется из почвы, способы осушения определяют систему сооружений, с помощью которых технически решается задача осушения данной территории.

Способы осушения – это технические и агротехнические приемы и средства, при помощи которых осуществляется тот или иной метод осушения. Способы осушения в зависимости от типа водного питания, почвенных, геологических условий и хозяйственного использования осушаемых земель рекомендуются следующие:

1. Осушение одиночными каналами и систематической открытой сетью на водопроницаемых минеральных почвах (пески, супеси, легкие суглинки).

2. Осушение открытыми каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах (тяжелые суглинки, глины).

3. Торфяники маломощные, подстилаемые слабопроницаемыми грунтами, осушаются под пашню и пастбища закрытым дренажем. Торфяники мощные (более 1,5-2 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа на них закладывается закрытый материальный дренаж.

4. Торфяники безнапорного грунтового питания, подстилаемые водопроницаемыми грунтами (kф > 5 м/сут), при использовании под пашню и пастбища осушаются открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем.

5. На объектах намывного водного питания (аллювиального и делювиального типов) применяется регулирование реки и устройство нагорно-ловчих и головных каналов. При нагонных водах применяется польдерный способ осушения.

6. Для борьбы с подтоплением при инфильтрационном питании применяют береговой, кольцевой и головной дренажи.

7. При грунтово-напорном водном питании применим вертикальный дренаж при соответствующих гидрогеологических условиях:

– закрытый (подземный) дренаж;

– разреженный закрытый дренаж в сочетании с агромелиоративными мероприятиями;

– редкая сеть открытых каналов или переходимых ложбин в сочетании с агромелиоративными мероприятиями;

– выборочный закрытый дренаж;

– редкая сеть открытых тальвеговых каналов;

– оградительная система нагорных каналов и ловчих дрен;

– обвалование для предотвращения затопления высокими паводковыми водами;

– агромелиоративные мероприятия без устройства постоянной осушительной сети.

В каждом случае выбор способа осушения определяется принятым методом осушения, предполагаемым сельскохозяйственным использованием осушаемой территории и экономическими соображениями.

Вследствие большого разнообразия природных и хозяйственных условий на каждом объекте осушения обычно применяется не один, а несколько способов осушения в различных сочетаниях.

 

5.3. Требования сельскохозяйственных культур к водному режиму почвы, нормы осушения.

 

С помощью осушительных мелиораций создаются оптимальные водный и воздушный режимы почвы.

При оптимальном водном режиме почвы обеспечивается необходимое для сельскохозяйственных культур соотношение влагитепла и воздуха, создаются условия для аэробного процесса. При возделывании зерновых колосовых в корнеобитаемом слое почвы должно содержаться не менее 20-30% воздуха и 70-80 % влаги от полной влагоемкости для корнеплодов соответственно 0-40 и 60-70 %, для трав15-20 и 80-85 %.

Создание таких условий на осушаемой территории достигается отводом избыточных поверхностных вод и понижением уровня грунтовых вод.

Влагоемкость почвы и ее аэрация на осушенных землях очень сильно зависят от глубины залегания грунтовых вод. Требования растений к воде по фазам роста и развития меняются, поэтому уровень грунтовых вод должен регулироваться в течение всей вегетации растений.

Понижение уровня грунтовых вод ниже дневной поверхности, обеспечивающее влажность почвы, необходимую для произрастания сельскохозяйственных культур в вегетационный период, называется нормой осушения Н. Посредством нормы осушения выражаются требования культур к осушению. Она обеспечивает в почве необходимые водные и воздушные условия для получения высоких урожаев.

Норма осушения или требуемое понижение грунтовых вод, зависит: от требований к влажности почвы культур; от климатических условий - чем влажнее и холоднее климат, тем понижение грунтовых вод больше; от свойств осушенной почвы и ее структуры (на тяжелых почвах или хорошо разложившихся торфах грунтовые воды должны понижаться сильнее, на почвах песчаных с малым капиллярным поднятием - на меньшую глубину); от характера агротехники.

Норму осушения увязывают с влажностью корнеобитаемого слоя почвы, осадками, испарением влаги растениями и почвой в период вегетации сельскохозяйственных культур.

Норму осушения при заданной (оптимальной) влажности в слое почвы 0...40 см с учетом осадков и испарения за вегетационный период определяют по формуле (А. М. Янголь):

Н = 0,028(100-v)P/E,

где Н - норма осушения, м;

  v - оптимальная влажность почвы в слое 0-40 см,% НВ; 

  Р и Е - соответственно сумма осадков и испарение за вегетационный период, мм.

За период вегетации требования сельскохозяйственных культур к понижению уровня грунтовых вод на осушенных землях не остаются постоянными, а изменяются по фазам роста и развития. Так, рожь до колошения хорошо развивается при уровне грунтовых вод 0,4...0,6 м, а с момента колошения требует снижения уровня до 0,6 м. К фазе молочной спелости уровень грунтовых вод необходимо довести до 0,75 м.

Для овса в начале вегетации глубина стояния грунтовых вод может быть в пределах 0,4...0,5 м, а с момента выхода в трубку до конца вегетации 0,70...0,75 м.

Пастбищные травы в начале вегетации требуют понижения грунтовых вод до 0,75 м, а к моменту наступления жаркой летней погоды - до 0,60 м.

Луговые травы дают наилучший прирост урожая при норме осушения 0,50-0,55 м в течение всей вегетации.

Лен наиболее благоприятно развивается при норме осушения 0,4-0,6 м.

В период от кущения до цветения потребность полевых культур в воде возрастает. После цветения она уменьшается.

Луговые травы до первого укоса требуют много воды, во время укоса -мало, но затем в период последующего отрастания потребность в воде увеличивается. Норма осушения должна меняться в соответствии с этими потребностями.

 

5.4. Осушительные системы

В состав осушительной системы входят: осушаемое болото или избыточно увлажненные земли; регулирующая (осушительная) сеть каналов или дрен, отводящих поверхностные и почвенно-грунтовые воды и обеспечивающих в корнеобитаемом слое оптимальные водный и воздушный режимы; проводящая сеть каналов или дрен, предназначенная для своевременного сбора воды и отвода ее в водоприемник; водоприемники - реки, овраги или озера, принимающие воду с осушаемой территории.

Деление осушительной системы на регулирующую (осушительную) и проводящую сеть надо считать условной, так как проводящая сеть каналов и водоприемник также, как и регулирующая сеть, оказывают большое осушительное действие на прилегающую к ней территорию. Осушительное действие каналов зависит от водопроницаемости осушенных почвогрунтов, притока поверхностных или грунтовых вод, глубины канала (дрены) и степени понижения уровня воды в канале или дрене.

В практике осушения было много случаев, когда при регулировании русла рек, понижении уровня воды в них на 1,5-2 м была осушена пойма на расстоянии 1...1,5 км от реки без проведения дополнительной мелкой осушительной сети.

Существует довольно тесная гидравлическая связь между уровнем воды в водоприемнике и грунтовыми водами прилегающей территории. 

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1) Перечислите основные типы водного питания?

2) Перечислите виды осушения.

3) Назовите основные способы осушения земель?

4) От чего зависит осушительная норма?

5) Как рассчитывается осушительная норма?

6) Дайте понятие осушительной системы?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Основная

1. Мелиорация земель: учебник / Ассоциация "Агрообразование" ; ред. А. И.Голованов. - М.: КолосС, 2011. - 824 с. -ISBN 978-5-9532-0752-2

2. Рекультивация нарушенных земель: учебное пособие / А. И. Голованов, Ф.М. Зимин, В.И. Сметанин. -М.: КолосС, 2009. -325 с.: ил. -(Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). -ISBN 978-5-9532-0689-1.

 

Дополнительная

1. Зайдельман, Ф.Р. Мелиорация почв / Ф.Р. Зайдельман. – М.: Изд-во МГУ, 2003. –448 с.

2. Пупонин, А.И. Земледелие / А.И. Пупонин, Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков и д.р. – М.: Колос, 2000. –552с.

3. Лысогоров, С.Д. Орошаемое земледелие / С.Д. Лысогоров, В.А. Ушкаренко. - М.: Колос, 1995. –447с.

4. Данилов, А.Н. Оросительная мелиорация в условиях недостаточного увлажнения Поволжья /А.Н. Данилов. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова, 2011. –105 с.

5. Кубанцев, А.П. Проектирование орошаемого участка /А.П. Кубанцев. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова, 2010. –76 с.

 

ЛЕКЦИЯ 6