Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2010 удк ббк рецензент

3.2.3. Осушение сельскохозяйственных земель открытым и закрытым способом. Условия применения. Кротовый и щелевой дренаж

1. Осушение сельскохозяйственных земель открытым способом - одиночными каналами и систематической открытой сетью на водопроницаемых минеральных почвах.

Этот способ осушения заключается в том, что воду, поступившую с нагорной стороны, перехватывают каналом, а выпавшую на осушаемый участок воду в виде атмосферных осадков удаляют при помощи открытой осушительной системы. Такой прием применяют главным образом на глинистых бесструктурных почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Этот способ имеет место и на торфяных болотах, заливаемых рекой или поверхностным стоком с водосбора. При этом воду отводят с осушаемого участка в водоприемник (реку, озеро).

Для ускорения стока поверхностных вод при сплошном осу­шении территории устраивают систему открытых каналов (рис. 3.2.2).

Рис. 3.2.2. Схема осушения открытой сетью

1 - нагорный канал; 2 - осу­шитель; 3 - собиратель; 4 - ка­нал первого порядка; 5 - ма­гистральный канал;
6 - река-водоприемник.

Состоит эта система из большого числа мелких каналов-осушителей, по которым отводят поверхностную воду, и более крупных каналов-собирателей, транспортирующих воду через магистральный канал в водоприемник. Каналы-собиратели могут быть первого и второго порядка в зависимости от осушаемых участков. Для небольших участков система осушения может быть двухступенчатой (осушители-собиратели и магистральный канал) и трех-четырехступенчатой - для больших участков. С нагорной стороны устраивают нагорные каналы. Для того чтобы осушители перехватывали воду, стекающую по склону местности, необходимо их трассировать под ма­лым углом к горизонталям. Чтобы избежать заиления каналов, минимальные скорости воды в них должны быть более 0,2 м/сек и соответственно уклоны дна не менее 0,0005. Чтобы избежать размыва, уклоны осушителей не должны быть больше 0,003-0,005. Поперечное сечение каналов в виде трапеции проектируют с разными заложениями откосов в зависимости от качества грунтов (в среднем): для песчаных 2,5÷2; для глинистых грунтов 2÷1,5 и для торфа 1,5÷0,75.

Длину осушителей назначают в пределах 400÷1500 м. Что касается расстояния между осушителями L, то эта величина зависит от ряда факторов: необходимости не допускать в веге­тационный период длительного затопления и переувлажнения почвы, создания соответствующих условий для механизации сельскохозяйственных работ, оптимальных условий стоимости работ по постройке и эксплуатации каналов.
Для разных уклонов местности величина L меняется в среднем 50÷250 м.
Вынутую из осушителей землю распределяют по полосе между каналами, засыпая ею понижения местности.
Транспортирующий собиратель (коллектор) принимает во­ду из осушителей. Поэтому трассируют его по возможности перпендикулярно к горизонталям местности и располагают в пониженных местах рельефа. Исходя из условий незаиляемости, уклон дна канала делают большим 0,0005. Ширину собирателей по дну делают больше, чем ширину по дну осушителей, соответственно увеличивают и их глубину.
Расчетный расход транспортирующих каналов, включая ма­гистральные и нагорные, определяют в соответствии с СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик» в зависимости от класса сооружения, определяемого по СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения».
Расчет оградительной и проводящей сетей, а также водоприемников производят на пропуск расходов обеспеченностью 10-25% для следующих периодов: весеннего половодья, летне-осенних паводков, предпосевного и бытового.
Обеспеченности расчетных расходов по периодам работы принимают в зависимости от состава культур, видов сельскохозяйственного использования и экономического значения проек­тируемого объекта. Так, для яровых культур принимают предпосевной и летне-осенний периоды, а для полей с озимыми культурами - весеннее половодье и предпосевной период.



Рис. 3.2.3. Продольный профиль магистрального канала
1 - поверхность земли до осушения; 2 - поверхность земли после осушения и осадки торфа; 3 - уровень воды в магистральном ка­нале; 4 - дно магистрального канала; 5 - поверхность минерального грунта.

Поперечное сечение канала трапецеидальной формы рассчитывают методом подбора по формулам равномерного движения воды (п. 2.3).

Положение расчетного уровня воды в каналах по отношению к поверхности земли (бровке канала) определяют учитывая следующие требования.
1. Расходы весеннего половодья летних и осенних паводков 10% обеспеченности могут пропускаться полным сечением канала с подъемом расчетного уровня до бровки канала.
2. При проходе предпосевных вод 25% обеспеченности уровень воды в канале должен быть ниже бровки на 0,5 м.
3. Расчетные скорости течения воды в осушительных каналах не должны превышать предельных неразмывающих значений.
Сопряжение каналов в вертикальной плоскости выполняют составлением их продольных профилей. На рис.3.2.3 изображен продольный профиль магистрального канала. При проектиро­вании продольного профиля учитывают возможную осадку грунта. Особенно это касается торфов, осадка которых, как указано выше, значительно больше минеральных грунтов и может достигать 25% и более глубины канала. Уровень воды впадающего канала назначается на 10-20 см выше уровня воды в принимающем канале.
Сопряжение каналов в плане выполняют так, чтобы в принимающем канале не происходило размыва дна и берегов, а также отложения наносов. Примерно считают, что при
Q < 0,1 м³/сек угол между каналами α = 90°, при 0,1<Q<0,5 м³/сек α = 90÷60° и при Q>0,5 м³/сек α = 60÷45°. Угол впадения магистрального канала в реку-водоприемник обычно принимают 40÷60°.
Чтобы не было размыва дна и откосов осушительных каналов, их крепят.
Так как в засушливые периоды года влажность почвы на осушенных участках может оказаться недостаточной, то на каналах часто устраивают шлюзы со щитами, которыми регули­руют сток воды и влажность почвы.
На системе открытых каналов строят дорожную сеть из местных материалов. Кроме того, на магистральных и крупных транспортирующих собирателях устраивают мосты. В СССР около 90% земель было осушено открытой сетью.