Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Конструкции закрытой регулирующей сети на малоуклонных болотах и расчеты ее параметров

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Конструкции закрытой регулирующей сети на малоуклонных болотах и расчеты ее параметров"

&с;дааия лграриш наук ржбуъшш Беларусь

Белорусский научно-исследовательский институт мелиорации и луговодства

па правах рукописи /ЛК 631.02

Селезнев Владимир. Иванович

КОНСТРУКЦИЙ ЗАКРЫТОЙ РЕГУЛИРЛЩЕЙ СЕТИ НА ■ :Ш0УлЛ0ННЬК БОЛОТАХ И РАСЧЕТЫ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое

земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических кау»:

АКАДЕМИЙ АГРАРИЯХ НАУК РйЖЬЖКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский научно-исследовательский институт мелиорации и луговодства

На правах рукописи 631.02

Селезнев Владимир Иванович

КОНСТРУКЦИИ ЗАКРЫТОЙ РОТИРУЮЩЕЙ СЕТИ НА ШШОЙШ БОЛОТАХ И РАСЧЕТЫ ЕЕ ПАРАМЕТР®

Специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое

земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Белорусском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте мелиорации и луговодства

Научный руководитель - член-корреспондент АН ЕССР, доктор ■ технических наук, профессор, заслуженный деятель науки БССР, лауреат премии Совета Министров СССР|А.И.Ивинкий1.

\

Официальные оппоненты:

1. Доктор технических наук Минаев Й.В.

2. Кандидат технических наук, доцент Михайлов Г.И.

Ведущая организация - Полесский государственный проектно-изыскательский институт "Полесьегипроводхоз".

Защита состоится УУ^-^лъл/ 1993 г. в часов на заседании специализированного совета Д. 099.03.01 в Белорусском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследова-тедьскса институте мелиорации и луговодства (БелНИИЫиЛ, 220040, г.Минск, ул. Ы.Богдгновича, 153). • •

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан 1993 г. ,

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

А.П.Лихацевич

СЬЩАй ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основной задачей мелиорации'земель является создание условий для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому мелиорации земель придается большое значение во всех странах мира, в том числе и в Республике Беларусь.

Важным условием повышения эффективности мелиорации земель является более точное определение параметров осушительно-увлажни-тельных систем и совершенствование их конструкций, которые в условиях плоского рельефа Полесья позволили бы регулировать и создать наиболее оптимальный для сельскохозяйственных культур водный режим почвы в течение всего вегетационного периода с наименьшими расходами воды.

Применение дрената с нормативным уклоном при осушении малоуклонных болот, подстилаемых песком, приводит к глубоким магистральным каналам-(до 2,5...3,0 м) и может вызвать неблагоприятные последствия в виде глубокого понижения уровня грунтовых вод (УЕВ) на мелиорированной и прилегающей территориях, что приводит к нерациональному использованию водных ресурсов: сбрасывается дефицитная влага ф затрудняется увлажнение мелиорируемой площади. Эти негативные особенности устраняют конструкции регулирующей сети на базе безуклонного, малоуклонного дренажа и дренажа с постоянно затопленным устьем (конструкции П.И.Закржевского).

Цель диссертационной работы - выбрать наиболее целесообразную конструкцию осуиительно-увлажнительной сети на торфяных почвах, подстилаемых хорошо водопроницаемым грунтом и дать анализ расчета параметров регулирующей сети выбранной конструкции.

Исходя из поставленной общей цели, исследования проводились по следующим направлениям:

- изучить осушительно-увлажнительное действие конструкций дренажа: безуклснного, м&тюуклонного, с затопленным устьем и с нормативным уклоном;

- совершенствование гидравлического расчета малоуклонного дренажа;

- разработка метода и формул для расчета коэффициентов недостатка насыщения торфяной и торфяно-глеевой почв;

- исследование заиления гончарных дрен с разными-уклонами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- дач метод и формулы для расчетов коэффициентов недостатка нагщеншг торфяной и торфяно-глеевой почвы, необходимые для фильтрационных и водно-балансовых расчетов дренажа;

~ предложена .теоретическая формула определения длины мало-ухлонных дрен переменного диаметра;

- получена зависимость, позволяющая прогнозировать степень заменил малоуклонных дрен в процессе эксплуатации;

- на основе многолетних экспериментальных исследований, проведенных на опытно-производствснных участках, рекомендована конструкция осушительно-увлшшительной сети для осушения болот, подстилаешь .песчаными отложениями.

ГЬаитм^'Ская .ценность таботн состоит в повышении научно-тех-нтеского уровня проектирования и расчетов регулирующей сети при мелиорация болот, подстилаемых песчаными отложениями и в снижении капиталовложений на мелиоративное строительство до 50...100 руб «а X га осушаемой площади.

Дтгодбятя, рабдти, .Основные результаты работы докладывались в 1979, 1980, 1983 и 1985 годах на ежегодных научно-производственных конференциях в Белорусской сельскохозяйственной академии (г.Горки), а ташз в Валорусейом политехническом институте в 1281 и 1§Ь5 г.одак и в году на Всесоюзной конференции молодых учета и специалистов б ВДШКШРе, где ош получила положительную оцзйау. Результаты исследований экоиоиировались на ВДНХ БССР.

П.убщрцаи.« Основные положения диссертации и практические рекомендации производству опубликована в 8 работах.

QÉÈMUzMSSB' Диссаркщия состоим из введения, йкт глав основного текста, ваводоа и практических предложений, списка использованной литературы (156 наименований) и .. прияояешйГ.ГОоновнйв содзржаншэ рабой* вэлогвно на 72 стр. машинописного iêKQïâ, ияяв-стрировашшго 19 рисунками, 26 таблицам. Полный объел) рабе® 156 с*рашщ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе "Конструкции осушительио-уалакнительных систем" приведены требования к осушительно-увлажнительнкм системам, которые вытекают из принципов современной осушительной мелиорации, которые разработаны А.И.Ивицккм в следующем виде:

I) бережное отношение к водным ресурсам и рациональное использование их; 2) продление яизни (долговечности) торфяных почв путем рационального замедления процесса минерализации торфа; 3) строительство технически совершенных и экономически рациональных мелиоративных систем, обеспечивающих оптимальные для с/х культур водный, пищевой и тепловой режимы почвы и условия для высокой производительности на полевых работах с/х машин и доадева-льной техники; 4) проведение комплексной мелиорации, Еключавдей гидротехнические, агротехнические, яультуртехилческие и организационные мероприятия, направленные на опишальное сочетание всех факторов жизни растений и, следовательно, на получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур; 5) учет требований охраны природы.

Соблюдение этих принципов является необходимым при проектировании и строительстве осутительно-увлакнительных систем. В соответствии с этим одной из главных задач* данной работы была задача испытать разные конструкции осушительно-увлазнительных систем и провести соответствующие исследования, чтоб выявить такую систему, которая отвечала бы наиболее полно перечисленным выше принципам осушительной мелиорации, а другой задачей работы является расчет параметров регулирующей сети выбранной конструкции.

Большой вклад в разработку осушительно-увлажнительных систем внесли А.Н.Костяков, С.Ф.Аверьянов, А.И.Ивицкий, Ь.С.Ыаслов, И.Б. Минаев, Д.й.1кшжс, А.Я.Олейнйк, В.Ф.Кардовский, С.Г.Скоропанов, А.Ш.лнгзхь, у.З.Скркпгаас, В.М.Зубец, П.И.оакржевский и др.

Ьэдьдае распространение в Беларуси и на Украине получили конструкции осушительно-увлажяителькых систем.с подпочвенным увлажнением, которые обладают рядом существенных преимуществ: они дешевые, требуют меньших затрат энергии и дефицитных материалов (чем дождевание); задерживают вынос дренажными водами удобрений; ■р^ссечивдют поддержание комковатой структуры почвы и не вызыва-

ют эрозию почвы; исключают повреждение посевов дождевальной техникой и др. Основной недостаток - инерционность.

В большинстве построенных осушительно-увлажнительных системах з Беларуси вода при шлюзовании подается в устья коллекторов (дрен) при закрытых подпорных сооружениях на них. Основным недостатком данной системы является неравномерность увлажнения по длине дрен, так как идет притив уклона дрен.

А.И.Изицяий в 1972 г. предложил новую конструкцию осушитель-ио-увлажнительной сети, состоящую из неглубоких проводящих каналов глубиной 1,6...1,8 м и длиной 800...1000 ы с расстоянием между ними 400. ..800 м. Между каналами параллельно им прокладывают коллектор-увлажнитель большого диаметра с уклоном 0,0003...0,0005. Перпендикулярно каналам и коллектору укладывают малоуклонные дрены с уклоном 0,0003...0,0005 и расстояниями между дренами 50... 300 м. Проектным институтом "Полесьегипроводхозом" по схеме и под консультацией А.И.Ивицкого был составлен проект опытно-производственного участка "Хвоецкое", где испытывапась указанная выше конструкция.

С середины шестидесятых годов УкрНМИГиМ (О.В.Скрипник и др.) начал применять Сезуклонный дренаж, сначала кротовый, а затем гокчаршй и пластмассовый для мелиорации земель. Положительный опыт применения безуклонного дренака имеется в Нидерландах, Германии, Польше и некоторых других странах.

В США согласно указаниям Бюро мелиораций допускается на плоских территориях, где проводят мелиорацию, уменьшить, уклон дрен до 0,0005.

Во второй главе "Расчет параметров малоуклонного дренажа" отмечается, что условия работы ыалоуклонных и безуклонных дрен иные, чем дренажа с нормативны!.) уклоном, так как они работают в напорном режиме. В связи с этим и расчет параметров таких дрен долзеи быть другим. Особенно это касается в основном гидравличес^ кого расчета малоуклонных и безуклонных дрен.

Расстояния между малоуклонными дренами.необходимо рассчитывать по формулам А.И.Ивицкого с учетом и без учета действия про- ' водящей сети ил •. по формулам других авторов без учета действия каналов, калримг , ,по формуле А.Я.Ояейника, учитывая гидравлические потери по длине дрены, как в режиме, осушения, так и в режиме годяочвеянога увдаднекия. Как отмечал А.И.Квищшй неучет дей-

ствия проводящих каналов в хорошо водопроницаемо. . может дать ошибку в определении расстояний между дренами до 40% и более.

Яри расчете дренажа с нормативным уклоном сначала вычисляют расстояние между дренами в режиме осушения и увлажнения, а затем рассчитьте^ют диаметр дрен (коллекторов) по формуле Шези в безнапорном режиме, т.е. фильтрационный расчет проводят независимо от

^ m

гидравлического расчета. Так нак малоуклонный дренаж работает е напорном режиме (полости дрен по всей длине заполнены водой), то необходимо проводить совместный фильтрационно-гидравлический расчет малоуклонного и безуклонного дренажа. Поскольку в малоуклонной дреке при напорном режиме избыточный напор не равен нулю, то в формулы по расчету расстояний между дренами необходимо подставлять не h - превышение УГВ между дренами над их дном (напор), а разность (h-ilt), так как часть напора теряется по длине дрены. Поэтому предлагается следующий порядок фильтрационно-гидравличе-ского расчета малоуклонных дрен при проектировании осутительно-увлажнительных систем: I) исходя из конкретных почвенных, гидрологических и др. условий на плане участка, предназначенного для мелиорации размещают открытые каналы с расстоянием между каналами 400...1000 м; 2) выбирают наиболее оптимальную конструкцию малоуклонного дренажа; 3) если коэффициент фильтрации почвы, где заложены дренъ»К*>2 м/сут, то необходимо учитывать действие проводящей сети: 4) определяют расстояние между дренами при работе дрен, как в режиме осушения, так и в режиме увлажнения, принимая напор h. , как указано выше и берем меньшее; 5) вычисляют длину малоуклонных дрен, задаваясь диаметром, или, исхрдя из конструктивных схем, задаваясь длиною дрен определяем дфметр дрены; 6) наносят регулирующие малоуклонные дрены на плАн участка в соответствии с выбранной конструктивной схемой; 7) коллекторы необходимо рассчитывать по формуле йези, принимая уклон 0.001.

Длину малоуклонных дрен переменного диаметра определили из дифференциального уравнения с переменным по пути расходом Г.А.Петрова:

а) в режиме осушения

б) з режиме увлажнения

31ик2 у/з

4=Г7Г1м7Ж™У ' (2)

Ч Ц

где \1Ь - потери напора по длине дрен (0,1... 0,2 м); К -расходная характеристика дренажной трубы, м^сут; К=3,64.10, здесь Ы - площадь живого сечения дрены, м^; С - скоростной коэффициент; Й - гидравлический радиус, м; с^ = £Е, где £ - интенсивность питания грунтовых вод; при осушении - количество воды, поступающей- в почву в единицу времени на единицу площади и отводимой дренами, при подпочвенном увлажнении - интенсивность инфильтрации воды'из дрен в единицу времени на единицу площади, м/суг; £ - расстояние между дренами, м; ¡¿0 - начальный расход переменном диаметре, м3/сут, если диаметр дрен постоянный, то

пои

-¿с-"'.

Реаив уравнение Г.А.Петрова, относительно диаметра дрены,' полечим формулы определения диаметра малоуклонных дрен: а) в режиме осушения

/ .^«-./о^+ДЭаВ- + -Мн- \0,375

а =0,^775/цпуя-^у ^ ) .

б) в режи&е подпочвенного .увлажнения

г

КНйНИЯ

/ 1,5 л[пг 3.0оЧ, , шг

(3)

(4)

где (£ - внутренний диаметр дрен, м; а - коэффициент шероховатости.

При проектировании дренажа с нормативным уклоном% считают, что он работает в безнапорном режиме, поэтому сначала определяют расстояние ыезду дренами, задаваясь минимальным диаметром дрены, а затем определяют диаметр по формулам равномерного движения.

В третьей главе "Исследование недостатка насыщения грунтов" приведены существующие методы определения коэффициента недостатка насыщения грунтов и предлагаемый метод для определения коэффициентов недостатка насыщения торфяных и торфяно-глеевых почв. Этот коэффициент необходим при фильтрационных расчетах дренака и для водобадансавых расчетов.

Бо многих действующих нормативных документах по проеятирова-

нию гидромелиоративных систем (например, ВТР-П-Ь-,. коэффициент недостатка насьтцения почвы принимается равным коэффициенту водоотдачи, что справедливо для аридной зоны, поскольку только на большой глубине (2,5...3,0) естественная влажность грунта Слизка к нанменьией влагоемкости. Таким образом, определение коэффициента недостатка.насыщения почвы является важной задачей, которую необходимо решить,- так как при работе дренажа в гумвдной зоне (глубина закладки дрен 1,0...1,3 м) поверхность грунтовых вод ко-леолется на небольших глубинах от поверхности земли и величина коэффициента недостатка насыщения почвы зависит от запасов влаги в капиллярной кайме и ее положения (УГВ).

Коэффициент недостатка насыщения торфа определяется различными методами: по данным лабораторных, исследований, по данным наблюдений за изменением влажности почвы зоны аэрации, путем расчетов по уравнениям неустановившегося движения грунтовых вод, по подъему УГВ после выпадения дождя, по водовместимости, по даянш опытных водопонижений и кустовых откачек.

Главное преимущество определения коэффициента недостатка насыщения по водовместимости, как отмечала Шебеко В.Ф. проявляется в естественных условиях залегания почвы. Лундин К.П. отмечал, что освобождение пор грунта от воды при опускании уровня и заполнения в период подъ&ма может служить количественным выражением водоотдачи и недостатка насыщения грунта в естественном залегании.

Водовместимость по вертикали почвенного профиля не является постоянной, а изменяется в зависимости от положения УГВ от поверхности земли и погодных условий. Особенно это вджно при колебаниях УГВ, происходящих близко от поверхности, в з$не капиллярного поднятия. В этом случае, как отмечал С.Ф.АверьякОв, по мере заглубления УГВ величина водовместимости. возрастает.

Коэффициент недостатка насыщения почвы определяется по следующей формуле: ^

Г=ТП" • (5)

где üV и ДН изменение водовместимости и УГВ в исследуемом :лое почвы.

Водовместг.мость отдельных почвенных слоев вычисляли по данным непосредственных наблюдений за режимом УГВ и соответствующим му режимом влажности почвы на опытно-производственном участке

Ь

ял?оецкое", которые проводились в течение семи лет. Водовмести-мость устанавливалась путем послойного суммирования объема свободных пор по вертикали от поверхности земли до УТВ.

Уравнение связи (регрессии) между УГВ и водовместимостью получено численным методом на ЭВМ ЕС 1020 для каждого года (табл.1).

Таблица I

Зависимость водовместимости и коэффициента недостатка насыщения торфа от УГВ

Годы | Водовместимость торфа 1

1979 0,2143 Т!1'^ ' 0,2679 И °>2Ь :361 0,1847 К1'25 0,2309 К0'25

1964 0,1784 Н1'25 0,2230 К0'25

1965 0,1698 Н1'25 0,2123 Н0'25

1982 0,1666 Н1'25 0,2082 IV0'25

1980 ' 0,1657 И1'25 0,2971 Н 0,25

1983 0,1463 И1'25 0,1829 К0,25

Согласно этой таблице хотя, зависимость коэффициента недостатка насыщения торфа от УГВ носит степенной характер и показатель степени одинаковый 0,25, но коэффициенты перед УГВ разнне, это объясняется влиянием климатических факторов. Так, например, весна и лето 1979 г. были наиболее сухие, а 1983 г. - самыми , влажными.

С учетом климатических факторов и коэффициента фильтрации торфа численным способом получено следующее уравнение связи коэффициента недостатка насыщения торфа с режимообразушцими факто-

где К - коэффициент фильтрации торфа, м/сут; И - уровень грунтовых вод, и; ХЗЗ - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха с начала вегетации на дату определения, мб; - сумма осадков с начала периода вегетации на дату определения, мы.

Аналогично получена зависимость для определения коэффициента недостатка насыщения торфяно-глеевой почвы (торф глубиной О,5...О,7 и, подстилаемый песком):

Ю

В четвертой главе "Исследования осушительно-увлажнительного действия регулирующей сети" дается описание опытных участков и изучение на них работы конструкций регулирующей сети, характеристика метеорологических условий при проведении научных исследований, приводятся результаты осушительно-увлажнительного действия разных конструкций гончарного дренажа и их заиление.

Ддя проведения экспериментальных исследований были построены опытно-производственные участки: "Хвоецкое" Лунинецкого района Брестской области, "Озерцы" Слуцкого района и "Великое село" Молодечненского района Минской области. Эти болотные массивы, на которых находятся участки, являются типичными для условий Белорусского Полесья. Они представлены мелко- и среднезалежным торгом, подстилаемым песчаными отложениями. Средние коэффициенты фильтрации торфа - от 0,53 м/сут до 1,1 м/сут. Уклоны поверхности незначительны - 0.0001...0,0004.

Коэффициенты фильтрации песка на опытно-производственном участке "Хвоецкое" изменяются от 3,1 до 9,5 м/сут; на участке "Озерцы" - от 2 до 4 м/сут. На опытно-производственном участке "Великое село" - 1,2 м/сут.

Как отмечали А.И.Ивицкий, Б.С.Маслов, О.В.Скрипник и др., малоуклонный дренаж имеет ряд существенных преимуществ: возможность увеличения длины дрен без углубления каналов, а следовательно, увеличение площадей до 100...300 га и более; напоры воды для увлажнения уменьшаются до 30...50 см над устьями дрен, и достигается меньшее переувлажнение приканальных зон; повышается надежность увлажнения и создаются более благоприятные условия для автоматизации осушительно-увлажнительной сети.

На опытно-производственном участке "Хвоецное" увлажнительное шлюзование осуществлялось в 1978...80 годах, а в 1981...85 годах проводилось в основном только предупредительное шлюзование, так как подаваемая вода из водохранилища "Погост" в основном забиралась дождевальными установками "Фрегат" на орошение культурного пастбища. На участках "Озерцы" и "Великое село" проводилось предупредительное шлюзование-, причем достоверная лри-

банка урожая райграса на участке "Озерцы" при шлюзовании составила 17. ..25% при расстоянии между гончарными дренами 22 метра в течение 1982...05 годов.

На опытно-производственном участке "Хвоецкое" площадью 540 га изучались разные конструкции регулирующей осушительно-увлажни-тельной сети с уклонами гончарных дрен от 0 до 0,004, длиной дрен 200 и 400 м. Исследования проводились с 1978 г. по 1985 г. Анализ материалов, полученных в результате восьмилетних наблвде-ний за действием осушительно-увлажнительных конструкций с малоук-лонныни дренами и дренажем с нормативным уклоном (табл.2), позволил сделать следующие выводы:

1. На участке малоуклонного дренажа с расстоянием между дренами 100 м и на дренаже с нормативным уклоном с расстоянием 100м Оьша обеспечена возможность сева ранних яровых' культур на дату накопления 1t =50°С во все годы, кроме 1979 г., когда зимой выпало осадков 157%, а в марте I26% от нормы. На дату накопления

£ t =130°С, то есть на дату сева поздних яровых зерновых и пропашных культур средний за апрель. УГВ при расстоянии между дренами 100 м даже в 1979 г., был в.пределах нормы.

2. Вдагозапасы в слое торфа 0...50 см были выше верхнего предела оптимального влагосодержания (HB) в летний период только на участках дренажа с расстоянием между дренами 300 м.

3. Необходимо весной при опускании УГВ на глубину 0,7...0,3 м от поверхности земли и влажности "почвы ниже КБ закрывать подпорные сооружения и проводить предупредительное шлюзование, если количество выпавших осадков близко к норме или увлажнительное ■шлюзование, если осадков мало; в летний период необходимо проводить.^ предупредительное шлюзование, а при опускании влажности почвы к ВРК - увлажнительное шлюзование, причем надо избегать резких подъемов УГВ, чтобы не вызвать подтопления корневой системы растений.

4. Удовлетворительный водный режим для культур и корнеплодов как система с малоуклонным дренажем, так и дренаж с нормативным уклоном обеспечивали при расстояниях между дренами 100 м, а для трав - 300 м.

5. Конструкция дренажной системы, состоящая'из малоуклонных• . дрен и неглубоких каналов, работала надежно: весной она своевре-

Таблица 2

Характерные УГВ на участке "Хзсецкое"

Год "Т | "Способ ! осупедия i i г [ r> Í jraccTOf Уровни грунтовых вод, см

¡между ¡дрена-;ми, м i г на да- TyXt= =о0 С -¡на да} i ;сред- ¡сред- ¡наивк ¡ш'.й задний за;щие и ;апрель;вегетаjen.де ¡ * ;цион. ¡за TJ ¡ \ период¡IX ме

I ! 2 i 3 4 ! 5 ! 6 г ! 7 ó

1978 Гончарный дре- 100 102 131 127 150 117

наж с норма- 150 62 108 105 134 93

тивным уклоном 300 67 100 96 127 '81

Ыалоуклонкый 100 90 112 НО 138 101'

дренаа 200 65 III III 140 IC2

300 85 116 118 145 108

1979 То же roo 28 98 74 122 42

150 29 86 57 112 30

300 21 75 46 98 15

100 25 £8 57 118 36

200 20 76 47 109 22

200 14 ■ч 70 40 104' 18

1980 То se 100 87 83 89 99 53

150 65 62 85 94 52

300 78 64 81 90 48

100 66 Ы 68 96 58

200 ai 78 81 89 51

300 71 69 74 62 40

1981 П 100 70 95- .96 "115 65

150 67 91 92 ПО 64

300 55 80 79 93 52

100 66 92 92 115 62

200 61 86 87 105 60

300 54 77 78 101 52

Продолжение таблицы 2

I I 2 ! 3 I 4 ! 5 ! 6 * 7 Г~В

1982 Гончарный дре- 100 88 79 81 95 65

наж с норма- 150 75 68 71 88 63

тивный уклоном ,300 69 60 63 74 47

Малоуклонный 100 86 76 79 '98 70

дренаж 200 82 70 74 88 63

300 69 59 62 83 54

1983 То же 100 97 72 86 ИЗ 73

150 95 66 82 107 67

300 80 51 68 95 52

100 98 66 85 . 114 69

200 92 59 78 105 62

300 81 50 70 ■ 99 54

1984 .То же 100 130 124 128 128 91

150 ' 125 115 121 120 87

300 108 105 108 115 78

100 129 117 124 126 92

200 120 III 116 119 82

300 114 105 103 115 78

1985 - " - 100 91 89 98 106 91

150 89 87 90. 107 90

300 79 84 81 106 79

"х 100 92 100 91 108 92

200 88 94 8 о 102 88

ч 300 84 96 85 95 87

Средние ' -ч" - 100 88 96 97 116 75

за 1976- 150 81 88 88 109 68

1985 300 70 80 78 100 57

100 85' 92 91 114 77

200 79 86 85 107 66

зс: 72 80 80 103 61

ленно понижала, а летом при шлюзовании повышала УГВ в нухчых пределах и поддерживала оптимальную влажность почвы в течение всего вегетационного периода.

На опытно-мроизводственном участке "Озерцы площадью 40 га проводились исследования работы конструкций закрытого дренажа с /клоном от 0 до 0,003 и длиной дрен 140, 160 и 260 м при расстояниях между дренами 22 и 44' м. Научные исследования на участке !'0зерцы" были начаты в 1980 г. и закончены в 1965 году в связи с лрекращением финансирования темы. На этом участке изучалось осудительное и увлажнительное действие конструкций гончарного дренажа путем измерения уровней грунтовых вод, дренажного стока, влажности почвы, а также урожайности сельскохозяйственных культур. основании четырехлетних измерений дренажного стока на разных конструкциях дренажа можно сделать вывод, что величина дренажного стока зависит от расстояний между дренами (чем больше сток, тем меньше расстояние) и высоты УГВ з середине междудренья, как на гончарном малоуклоннсм дренаже, так и на дренаже с нормативным уклоном (табл.3), па основании исследований осушительно-увлажни-тельного действия дренажных конструкций на участке "Озерш" можно сделать следующие выводы: I! малоуклонный и базуклонный дрена» в режиме осушения работает не хуже дренажа с нормативным уклоном (0,003); существенная разница в УГВ весной выявляется только в зависимости от расстояния меяшу дренами, а в режиме подпочвенного увлажнения он работает даже лучше, чем дренаж с нормативны.! уклоном; 2) предупредительное шлюзование в основном позволяет поддерживать УГВ и влажность почвы в оптимальных пределах при расстоянии между дренами 22 м.

На опытно-производственном участке "Великое село" площадью около 80 га сравнивалась работа конструкций гончарного дренажа безуклониого и дренажа с затопленными устьями. Исследования на этом участке проводились с 1933 г. по 1985 г. По-результатам трехлетних наблюдений за УГВ, дренаяным стоном и влажностью почвы были сделаны следующие основные выводы: I) безуклонный дренаж весной з затопленном режиме работает почти так же, как и дренаж с затопленными устьями и нормативным уклоном (УГВ стоят на 2.».4 см выше к поверхности); 2) при проведении предупредительного шлюзования УГВ на безуклонном дренаже били на 5...10 см.вше к по- -

Таблица 3 Дренажный сток на участке "Озерцы"

{ Расстояния ~Т ~[Максимальный мо| Время работы ! Слой дренаж-

Год мем ттенами Уклон ДРен ¡ДУ"3 дренажного! дренажа, сут ного стока,

I мслду д^нпои«, I стока, л/с.га ( | мм

1982 44 0,002 0,32 40 35,2

22 0,003 0,81 34 52,3

22 0,0015 0,73 34 51,7

22 0,0 0,66 33 53,6

1983 44 0,002 0,20 63 55,8

22 0,003 0,40 59 ' 97,9

22 0,015 0,39 63 95,1

22 0,0 .0,43 63 . 96,4

1984 44 X), 002 0,11 31 13,9

22 , 0,003 0,24 26 26,1

22 0,0015 0,23 26 26,1

22 0,0 0,21 26 , 25,8

1986 44 0,002 0,47 16 24,5

22 0,003- 0,53 15 30,1

22 0,0015 -0,52 15 29,0

22 0,0 0,54 15 30,5

зерхности земли, чем на дренаже с затопленными устьями; 3) положение УГВ в весенний период и модуль дренажного стока зависит от расстояния между дренами, а не от уклона дрен.

Эффективность работы осушительно-увлажнительных систем определяется пропускной способностью .дрен, которая зависит от степени заиления их. Исследованием заиления дрен занимались А.И.Мурашка, З.Ы.Зубец, В.И.Аравин, Е.Г.Сапожников, А.Е.Еакар, О.З.Скрипник и др. Исследователями установлено, что основной причиной снижения • работоспособности трубчатого дренажа является его заиление. Поскольку малоуклонные дрены с уклоном менее 0,001 применяются на болотах, подстилаемых песчаными отложениями, то здесь наиболее опасна механическая суффозия. Наблюдения за процесса}.«! заиления велись с 1976 г. на участках "Хвоецкое", "Озерца", "Великое село" и в совхозе "Борисовщина" Хойникского района Гомельской области. Гончарные дрены в основном находились а пыяезатом-и мелкозернистом песке на глубине 1,0...1,3 м. Содеряаниз закисного железа в дренажной соде достигало 3...4 мг/л в весенний период. Раскопки проводились в трех местах по длине дрен: в 10 ы от истока, на средине и з 10 м от устья дрены. При раскопках определяли: ширину стыкового зазора между гончарными трубками," уклон дрены, диаметр дрены и высоту слоя заиления._В таблице 4 приведены параметры дрен и величина заиления на обследованных участках. Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что заиление гончарных дрен зависит не от уклона, а главным образом от качества строительства, которое в основном определяется шириной стыкоаого зазора. По данным замеров слоя заиления гончарных дрен, проработавших в течение 4...5'лет, найдено следующее уравнение регрессии:

Щ =3ДОб'Г +0,058 ? -0,0145-18*, 7621 +0,02 , С 6) где высота слоя заиления, см; С - ширина стыкового зазора, см; Р - водосборная площадь, га; <1 - диаметр гончарной дрена, см; I - уклон дрена,

"Гезшиао-зкояомичэсхие расг.?зты" показано, что ЭйЭношчейкий эффект от применения конструкций.малоуклонного гончарного дренаж на торфяно-глеевнх почззая составляет 60...176 руб на один гектар мелиорируемой площади. По экономической эффективности малоувлонный дрвнаа.'не уступает дренажу с затоплен-ннш устьями.'

• * Таблица 4

Результаты•раскопок дренажа

Название ¡Количест-¡Диаметр ■ Уклон V участка Б0 сделан}гончарных дрен участка Ных рас_ труб^, ' ^ [копок, шт| СМ | [ Дайна дрен, м [Расстояние между древами, м ! •■Величина } ¡стыкового ) jзазора, см; ! \ Толщина слоя заиления, мМ

"Великое село" 33 5 0,0-0,003 80-100 20-50 , 0,05-0,25 0,5-4,5

36 5 0,0-0,003 80-100 20-50 .-0,05-0,25 0,5-5,0

36 5 0,0-0,003 80-100 20-50, -0,05-0,25 1,0-6,5

"Оэерцы" 30 5 и 7,5 0,0-0,003 140-280 22.и 44 0,05-0,2 0,0-2,0

30 5 и 7,5 0,0-0,003 140-280 22 и 44 0,05-0,15 0,0-4,5

"Хвоецкое" 12 10-20 0,0-0,001 ' 400'., 50-300" ; 0,1-0,3 , 1,0-4,0

36 7,5-20' 0,0-0,0025 200и400 100-300 0,1-0,4 1,0-16

10 7,5 и 10 0,002-0,004 200 150-200 ' 0,1-0,2 2,0-6,5

36 7,5-20 0,0-0,004 200и400 100-300 с ' 0,1-0,2 2,5-15

"Ьорисовщина" 13 10 0,0005-0,004 140-480 100 -' 0,1-0,4 2,0-18

ОСНОВНЫЕ ЗНВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЖВЕНИЯ

В результате выполненных теоретических, лабораторных, экспериментальных полевых исследований и обобщения литературных источников по теме~'диссертации молено сделать следующие выводы и практические предложения:

1. В условиях Белорусского Полесья и на .других малоунлонньгх болотах, подстилаемых песком нецелесообразно применять дренаж с нормативным уклоном, так как Для этого требуются глубокие (2,5... 3,0 м) проводящие каналы, что вызывает глубокое понижение урогня грунтовых вод на мелиорируемой и прилегающей территориях и приводит к ряд/ неблагоприятных последствий осушительной мелиорации. В таких случаях необходимо применять осушительно-увлажнительные системы с малоуклонным дренажем.

2. Конструкция дренажной системы (А.И.йвицкий), состоящая из малоуклонных дрен и неглубоких (1,6...1,8 м) открытых каналов работает в режиме осушения не хуже дренажа с затопленным устьем, а в режиме подпочвенного увлажнения даже лучше, обеспечивая необходимые УГВ и оптимальные влагозапасы почвы в течение вегетационного периода.

3. В весенний период после опускания УГВ на глубину 0,7... 0,9 м от поверхности земли и снижения влажности почвы ниже HB необходимо закрывать подпорные сооружения и проводить предупредительное шлюзование, если осадков выпадает меньше нормы. В летний период необходимо тоже проводить предупредительное непрерывное алюзование, а при опускании влажности- почвы близко к BPH - увлажнительное шлюзование.

4. При определении параметров малоуклонного дренаяа необходимо проводить фшхьтршцюино-гидравлкчэевйй раечэт, учитывая потери напора по длине дрены при определении расстояний между дре-яами по формулам А.Й.Ивицкого с учетом и без учета действия проводящих каналов, С.ФЛверьянова без учета действия каналов и др. авторов.

5. При вычислении расстояний между дрек&ыи-увлаянителями -¡ельзя принимать коэффициент недостатка насыщения почвы равным водоотдаче, нужно его определять опытным путем или по предлагаема! формулам (6J и (7) .

Г»

6. При закладке малоуклонного и безуклонного дренажа необходимо применять гончарные трубки только хорошего качества (без отбитых краев с ровными плоскостями), так как при плохом качестве трубок происходит их сдвиг в горизонтальной плоскости влево и вправо, который нивелировкой не выявляется, что ведет к значительному увеличению стыковых зазоров и неплотному облеганию стек-лохолста вокруг трубок и это увеличивает опасность заиления дрек и выхода их из строя.

7. При проектировании и строительстве дренажных систем с малоуклонным дренажем целесообразно применять гончарные трубки переменного диаметра,, с целью экономии трубок большого диаметра, поэтому определение длины дрены нужно производить по приведенным выше формулам (3), (4).

8. Налоуклочные и безуклонные дрены при хорошем качестве трубок и строительства заиляются не более, чем дрены с нормативным уклоном. Получена эмпирическая зависимость, позволяющая прогнозировать заиление малоуклонного гончарного дренажа.

9. Экономический эффект от применения мелиоративных систем с малоуклонным и безуклонньш дренанем на торфяных и торфяно-глеевых почвах составляет 60...176 руб на один га мелиорируемой площади по сравнению с дренажем с нормативным уклоном.

Основные положения диссертации и практические рекомендации производству опубликованы в работах:

I. Селезнев В.И. Исследование работы безуклонных и малоуклонных дрен. -В кн.: .Конструкции и расчеты осушительно-увлажнитель--ных систем. Мн., 1980, с.41-49.

\2. Ивицкий А.И.Рыкук М.Н., Селезнев В.И., Петрович Л.С. Режим грунтовых вод на болотах, подстилаемых песчаными отложениями, и система осушения их. - В кн.: Регулирование водного режима торфяных и минеральных почв. Мн,, 1981, с.3-18.

3.Ивицкий\^.И., Селезнев В.И. Осушительно-увлажнительное действие малоуклонного дренажа по исследованиям ка опытно-производственном участке "Озерцы". -В кн.: Вопросы эксплуатации осу-шительно-увлажнительных систем. Ш., 1983, с.204-213.

4. Ивицкий А.И., Бузинный В.Г., Рыжук Л.Н.,^Селезнев В.И. Новая система осушения болот, подстилаемых песчаными отложениями. Мн.БелНИШиВХ^ХЭВЗ, с.4.

го ■ -

5. Селезнев В.И. О применении мзлоуклонного дренажа для осушения болот, подстилаемых песчаными отлоаениями. -Гидротехника и мелиорация, 1983, »10, с22-74.

5. йзицний А.И., Селезнев В.И., Петрович 1.С. 0 конструкциях осушительщг-увлажнительных систем с ыаяоуялоннш! дренажем. -3 кн.: Управление водггкд режимом келиораровашшх зе.чель. Мн., 1967,

7. Селезнев З.И. Работа калоукленного дргяаяа на мелкозалел-яых болотах, подеюиаекых песч?ишя отлеззкякиа. -В кн.: Повышение эффективности мелкорацка и йодного хозяйства на Дальнем Востоке. Итога и перспехтявы. Часть I. Лзляорэцзя зе^эль. Кн. I. Гидротехнические велаор&цин. - Владивосток, 1987, с.61-63.

8. Селезнез В.й. Порядок фильтрацнонно-гидравлического расчета ы&доукдонных дрен при проектировании осупителько-увлажните-льшсс систем. М., 1987. Дза- в ЦБЕШ^ЕХ. ССС? 8.12.57, 1489.

с.14-19.

Рвтазрянт РЦ "Маааа^ацяя" Зая. 535. Тпр. 80.