Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Методы прогнозирования водного режима осушаемых болот
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации по теме "Методы прогнозирования водного режима осушаемых болот"
МИНИСТЕРСТВО МЕЛИОРАЦИИ И ВИДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР А ^
Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени
научно-исследовательский институт гидротехники в мелиорации им. А.Н.Костякова
На правах рукописи
МИТИН Валерий Федорович
УЖ 626.87.2
МЕТОДЫ ПРОШОЗИРСВАНИН ВОДНОГО РЕЖИМА ОСУШАШИ БОЛОТ
(Специальность 06.01.02 мелиорация и орошаемое земледелие)
Авто ре ф е р а т
диссертации на соискание ученей степени доктора технических наук
Москва 1969
Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте, гидротехники и мелиорации имени А.Н.КЬстякова.
Официальные оппоненты: -
1. Доктор технических наук, профессор С.М.Смирнов".
2. Доктор технических наук, профессор В.Ф.Шебеко.
3. Доктор технических наук, профессор Ц.Н.Шкшкис.
4. Ведущая организация - Мосгищоводхоз.
Защита диссертации состоится 1989 года в
часов на заседании Специализированного совета Д099.05.04 Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костяков
Адрес института: 127550, г.Москва, Большая Академическая, дом 44, БНИИГиМ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.
Автореферат разослан 1989 г.
Ученый секретарь Специализированного совета
И.С.Лапидовская
ВВЕДЕНИЕ
Решениями ХХУП съезда КПСС и Советского правительства по основным направлениям экономического и социального развития СССР на 1986-1990 гг. и на период до 2000 г. предусмотрено развитие агропромышленного комплекса, основной задачей которого является надежное обеспечение страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем. В соответствии с Продовольственной программой СССР на период до 1990 г. и решениями Октябрьского (1984 г.) Пленума ЦК КПСС площади осушаемых земель намечено довести до . 18...19 млн.гектаров. При этом около 25$ всех мелиорируемых земель составляют болота, имеющие большие запасы органических веществ, позволяющие получать при их мелиорации высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур.
Большой вклад в науку по способам и методам осушения болот внесли И.И.Жилинский, А.Д.Дубах, А.Д.Брудастов, А.И.Кутаис, А.Н.Костяков, С.Ф.Аверьянов, Е.С.Марков, А.И.Голованов, Б.С.Маслов,
A.И.Мурашко, Н.И.Дружинин, А.И.Ивицкий, В.А.Ионат, С.Г.Скоропанов,
B.М.Зубец, А.Ф.Печкуров, В.Ф.Шебеко, А.Д.Панадиади, Г.И.Афанасик, Н.И.Ильин, С.В.Шилейко, Ц.Н.Шкинкис, К.Т.Хоммик, И.Ф.Ларгин, Д.Ф.Щульгин, С.С.Корчунов, Л.М.Малков, Л.С.Амарян, К.Е.Иванов,. И.И.Лиштван, Н.И.Гамашов, и многие другие ученые.
Однако анализ современного состояния проблемы мелиораций болот показывает, что многие вопросы требуют своего решения. Существующие методы расчета осушительных систем и водного режима мелиорируемых болот недостаточно учитывают многие физические явления. Для целей растениеводства на осушаемых болотах расстояние меаду дренами принимается обычно в пределах 15...25 м при глубине их 1,2...1,5 м без учета изменчивости водно-физических и механических свойств торфяников, которые изменяются в пространстве и в процессе;осушения во много раз; не принимается также во внимание динамика водного питания. Водный режим при мелиорации болот (уровней грунтовых вод, влажности почвы, норм и сроков полива сельскохозяйственных культур) в проектной практике вообще не .рассчитывается. Обычно используются нормативные данные.
1-913 I
В то же время все звенья осушительной, а тем более осунштель-но-увлажнительной системы должны иметь такие параметры и работать во взаимной связи так, что позволяло бы в требуемые сроки создавать оптимальные условия для произрастания растений и получения программируемых устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур. При этом инженерные решения задач, связанных с осушением л увлажнением болот, должны базироваться на исходных изыскательских и прогнозируемых во времени водно-физических свойствах почв с учетом их пространственной изменчивости, а также на основе гидрологического режима болот, который также меняется в процессе осушения.
Последними строительными нормами (СНиП 03-85 пункт 3.35) вначале цредусматривается предварительное осушение болот с мощностью торфяной залежи более 1,5 м в течение 3...5 лет до завершения основной осадки торфяной залежи (по результатам исследований соискателя - каналами, глубиной 1,0...1,5 м, расположенными через 20...40 м, с поэтапным их углублением). На первом этапе осушения проводится окультуривание и сельскохозяйственное освоение территорий.
На втором этапе проводится реконструкция сети путем проектиро-г вания на полученной после первого этапа топографической основе мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное использование осушаемых земель (строительство закрытого дренажа, оросительной сети, планировки поверхности и т.д.).
На период предварительного осушения необходимо дать прогноз деформаций и изменений водно-физических и механических свойств торфяной залежи. По этим данным следует рассчитать на эксплуатационный период расстояния между дренами, с учетом усадки и набухания торфяника в зоне аэрации в летние периоды, составить црогнозы водного режима почв (уровней грунтовых вод, влажности почв, норм и сроков полива сельскохозяйственных культур) по вариантам гидромелиоративных систем в многолетнем разрезе, обеспечивающим получение запрограммированных проектных урожаев сельскохозяйственных культур и на основании существующих методов технико-экономических расчетов выбрать вариант системы.
При мелиорации болот необходимо также учитывать влияние осушения на состояние окружающей среды, разрабатывать мероприятия для охраны природы и улучшения ее компонентов, оставлять ■заповедные места обитания растений и животных. 2
Таким образом, исходя из необходимости выполнения продовольственной программы страны, решение вопросов мелиорации болот с учетом изменчивости водно-физических и механических свойств тор-> фяников в пространстве и во времени, а также динамики водного питания для получения проектных запрограммированных урожаев сельскохозяйственных культур, является крупной народно-хозяйственной задачей и представляет большую актуальную проблему. В диссертации осуществлено теоретическое обобщение и дано решение указанной проблемы.
Целью диссертации является разработка и усовершенствование методов прогнозирования водного режима почв и расчетов параметров гидромелиоративных систем осушаемых болот с учетом изменчивости водно-физических и механических свойств торфяников в пространстве и в процессе их мелиорации, а также динамики водного питания,с целью создания оптимального водного режима торфяных почв для получения проектных запрограммированных урожаев сельскохозяйственных культур.
В .диссертации разработаны:
1. Усовершенствованные методы для определения и зависимости для описания водно-физических и механических свойств торфяников по глубине.
2. Методика моделирования процесса консолидации осушаемых торфяных залежей. Зависимости для прогноза деформации, усадки и набухания, а также изменений водно-физических и механических, свойств торфяников, происходящих в процессе их осушения с учетом пластических и фильтрационных свойств торфов.
3. Усовершенствованные методы расчета гидрологических факторов: испарения и капиллярного подпитывания с учетом водного режима почв, биологических и погодных факторов; суммарного стока воды с болот методом композиции с учетом регулирующей емкости, степени канализации болот до и в процессе их осушения, а также суммарной вероятности(обеспеченности) слоя осадков; поверхностного стока с учетом водно-физических свойств торфяников, длины и других характеристик склона поверхности болот, обеспеченности интеасивности осадков.
4. Усовершенствованные методы расчета критериев эффективности дрен, входных фильтрационных сопротивлений с учетом степени вскрытия поверхности дрен, нависания грунтовых вод над ними,
фильтрационных свойств грунта, засыпки и дренажных фильтров, изменяющихся в процессе осушения болот. Рекомендации по применению объемных фильтров из слаборазложившихся торфов.
5¿Методы расчета режима грунтовых вод, расстояний между дренами, радиуса действия ловчих дрен в слоистых и монотонно изменяющихся по глубине и площади неоднородных грунтах с учетом динамики водного питания.
6. Усовершенствованный метод расчета водного режима почв (грунтовых вод в зоне действия дренажа, влажности почв, норм и сроков полива сельскохозяйственных культур), водным балансом с учетом эпюр влажности почвы по глубине, биоклиматических факторов, динамики водного питания в однородных и неоднородных грунтах.
Усовершенствованный метод расчета проектной црограммируемой урожайности сельскохозяйственных культур при мелиорации земель.
Исследования по методам црогнозирования водного режима почв и расчетам параметров гидромелиоративных систем осушаемых болот проводились в течение многих лет теоретически, в лабораторных и полевых условиях. Применялось физическое моделирование процессов и параметров гидромелиоративных систем в лабораторных условиях, а также на модельных площадках. Полевые работы выполнялись на опытных, опытно-производственных полях ряда объектов в течение нескольких лет на каждом из них. Исследования проводились на болотах Калининской, Кировской и Московской областей, использованы данные по другим объектам. На объектах исследований залегают различные виды торфов, отличающиеся исходными водно-физическими свойствами, мощностью торфяной залежи, видами воднрго питания. Эти болота расположены на водоразделах, на террасах и в поймах рек,что позволило проводить экспериментальные работы, проверку и уточнение теоретических разработок, получе- ■ ние коэффициентов и критериев, входящих в формулы в широком диапазоне исходных данных. Для определения коэффициентов фильт- . рации торфяников в полевых условиях применялись методы восстановления уровней воды в скважинах, радиоизотопов, в лабораторных - метод Дарси на разных приборах и лотках. Для определения водоотдачи торфов и их влагоемкости, использовались метод колонн, с фиксацией влажности почвы по глубине; объемную массу, плотность и влажность торфов устанавливали весовым и радиометрическим
методами, потенциалы влаги - о помощью ртутных влагопотенциомет-ров, а также центробежным ме тодом.Про чно стные характеристики торфяников устанавливались путем статического зондирования пене*-трометрами и сдвигомерами-крыльчатками.
Деформация торфяной залежи определялась путем нивелирования осадочных реперов и моделирования на консолидографах конструкции автора. Напряжения, возникающие в торфянике при его деформации, фиксировались цри помощи ртутных месдоз и влагопотенци-ометров.
Изменения водно-физических и механических свойств торфов в процессе осушения в полевых условиях определялись указанными методами, а также моделировались на консолидографах.
Суммарное испарение (водопотребление растений), водообмен между грунтовыми водами и зоной аэрации торфяника, в том числе капиллярное подпитывание, устанавливались при помощи компенсационных лизиметров и испарителей. Наблюдения за суммарным стоком . воды о болот проводились на водомерных постах, оборудованных лотками, водосливами и самописцами уровней воды; дренажный сток фиксировался объемным методом; поверхностный сток воды, инфильтрация осадков в торфяную залежь моделировались цри помощи ин-фильтрационно-доадевальной установки; в полевых условиях сток изучался на специально оборудованных площадках при помощи сборных лотков с водосливами и самописцами уровней. В обоих случаях фиксировалась влажность и потенциалы влаги торфяников по глубине.
Водоприемная способность дрен в зависимости от площади перфорации цри наличии разных видов дренажных фильтров исследовалась на лотках, в полевых условиях - с помощью пьезометров, наблюдательных скважин с одновременным замером стока воды из дрен. На основе полевых пьезометрических наблюдений и радиоизотопных измерений методом координат были построены гидродинамические сетки потока грунтовых вод в зоне действия дрен и открытых осушителей. При разработке метода программирования урожайности сельскохозяйственных культур были использованы фактические данные из разных источников.
Для решения теоретических вопросов применялись различные математические методы, в том числе моделирование на ЭВМ.
2-913
5
Научная новизна диссертации заключается в разработке и усовершенствовании методов прогнозирования водного режима почв и расчет тов параметров гидромелиоративных систем осушаемых болот с учетов пространственной и временной изменчивости водно-физических свойств торфяной залежи, а также динамики водного питания, начиная, от ■методов почвенно-мелиоративных изысканий до прогнозов водного режима почв и проектного программируемого урожая сельскохозяйственных культур.
1. Для определения и расчета основных водно-физических характеристик разработаны усовершенствованные методики и зависимое- _ ти, учитывающие характер распределения этих факторов и неоднородность почвогрунтов по глубине. Использован пенетрационный метод определения прочности и пористости почвогрунтов.
2. Разработаны прибор-консолидограф и методика моделирования на нем, расчета консолидации и прогноза изменений водно-физических и механических свбйств торфяников в процессе осушения с учетом пластических и фильтрационных свойств торфов.
3. Исследован и предложен метод расчета суммарного и физического испарения,- транспирации растений, капиллярного подпитывания верхних слоев почвы с учетом ее влажности, глубины стояния грунтовых вод, вида и фазы развития растений, уровня урожайности сельскохозяйственных культур,.
Для обоснования параметров проводящей сети изучен и рекомендован метод композиции для расчета суммарного стока воды с болот с учетом слоя выпадающих осадков, степени канализации болот, регулирующей емкости торфяников до и в цроцессе их мелиорации.
Исследованы процессы поверхностного стока в инфильтрации осадков на осушаемых болотах и даны зависимости для расчета этих факторов с учетом водно-физических свойств торфяников, длины склона, характеристик поверхности болот, а также слоя и интенсивности осадков в расчетный период.
4. Проведены обширные лабораторные и полевые исследования, усовершенствован метод расчета эффективности дрен, входных фильтрационных сопротивлений с учетом площади водоприемных отверстий .дренажных труб различных конструкций, нависания грунтовых вод
в придренной зоне, а также фильтрационных свойств дренажных фильтров, грунта и траншейной засыпки, изменяющихся в.процессе осушения болот. Установлена оптимальная площадь водоцриемных отверстий дрен с объемными фильтрами из слаборазложившихся торфов, fi
5. Разработаны формулы для расчета режима грунтовых вод, параметров систематического и ловчего дренажа в однородных и неоднородных грунтах при различных соотношениях водопроницаемости грунтов выше и ниже оси дрен с учетом динамики водного питания. Показано, как надо учитывать пространственную и временную изменчивость водно-физических свойств' почвогрунтов при решении таких вопросов.
6. Усовершенствован метод расчета водного режима мелиорируемых однородных и неоднородных грунтов водно-балансовым методом с учетом эпюр влажности почвы по глубине, капиллярного подпитывания, вида и фазы развития растений, динамики водного питания.
Предложен метод расчета проектных программируемых урожайностей сельскохозяйственных культур на мелиорируемых землях с учетом режима влажности почв или оросительных норм, температуры воздуха и доз вносимых удобрений. Освещена методика расчета урожайности сельскохозяйственных культур разной обеспеченности в многолетнем разрезе. Это дает возможность рассчитывать прибавку урожайности сельскохозяйственных культур по вариантам проводимых мелиоративных мероприятий.
Практическая ценность работы заключается в разработке:
1. Усовершенствованных методов и связей для определения и описания водно-физических и механических свойств торфяников по глубине.
2. Методов расчета регулирующей и проводящей сетей на болотах
с учетом изменчивости водно-физических и механических свойств торфяной залежи в пространстве и в процессе осушения, а также динамики водного питания.
3. Методов, пакета алгоритмов и программ для прогноза водного режима почв с учетом вышеуказанных (в п.2), биоклиматических факторов и программируемой урожайности сельскохозяйственных культур на мелиорируемых землях.
В результате использования разработанных методов, алгоритмов и программ для расчета различных мелиоративных факторов создана возможность цроектирования строительства и эксплуатации мелиоративных систем, обеспечивающих водно-воздушный и пищевой режимы почв для получения проектных црограммируемых урожаев сельскохозяйственных культур с учетом оптимизации технико-экономических критериев.
С целью реализации работ:
1. Проведены расчеты параметров дренажа и водного режима мелиорируемых земель совхоза "Динамо" Клинского района, 'Яхромской поймы Дмитровского района Московской области по девяти вариантам мелиоративной регулирующей сети для разных почв с учетом динамики водного питания и изменений водно-физических свойств торфяников
в многолетнем разрезе. Это позволило выбрать оптимальные варианты осушительной и оросительной систем на"указанных объектах с учетом технико-экономических показателей.
2. Водно-балансовым методом проведены расчеты поливных и оросительных норм, сроков полива различных сельскохозяйственных культур для разных почв с последующей статистической обработкой оросительных норм для ряда областей Нечерноземной зоны РСФСР. При этом учитывались эпюры влажности почв по глубине, капиллярное подпитывание, вид-и фаза развития растений, динамика водного питания.
3. Разработаны и внедряются в проектную практику институтов системы Минводхоза СССР и Гидропроекта "Рекомендации по расчету параметров дренажа при осушении неоднородных грунтов" и "Рекомендации по расчету водного режима осушаемых грунтов",
4. Методы расчета осадки торфяной залежи входят в "Руководство по проектированию осушительно-увлажнительных систем сельскохозяйственного назначения. ВТР-П-8-76".
Апробация работ проведена на научных конференциях и в различных организациях. Основные положения и материалы диссертационной работы доложены и обсуздены на бюро отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИД, на совете по торфу при президиуме ВАСХНИП, комиссии по. научным основам сельского хозяйства цри президиуме АН СССР и секции мелиорации Всероссийского отделения ВАСХНЖ, в Ленгипроводхозе, Мосгицроводхозе, Росгипроводхозе и других цроектных институтах, в Главнечерноземводстрое, в Минводхо-зе РСФСР, на конференции по мелиорации земель Колхидской низменности, на научной конференции по методике научных исследований в ЛитНИИГиМ, на Всесоюзном научно-техническом совещании по научному обеспечению повышения эффективности использования мелиорируемых земель (г.Москва),. на ряде научных конференций по физике торфа и в других организациях.
Результаты научных исследований опубликованы в 66 печатных работах.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Она изложена на 330 страницах машинописного текста, имеет 141 рисунок и 66 таблиц, помещенных в приложении. В приложениях приведены также: "Рекомендации по расчету параметров дренажа в неоднородных' грунтах" (на 128 страницах), содержащие примеры расчетов, и "Рекомендаций по расчету водного режима осушаемых грунтов" (изложенные на 151 страницах), которые также содержат примеры расчетов. Список литературы состоит из 526 наименований, в том числе 92 зарубежных автора.
В первой главе освещены геоморфологические, гидрологические и гидрогеологические особенности болот, дано их краткое описание", в том числе приуроченность к рельефу местности и географичес -кое распространение. Исследованы и описаны структурные и водные свойства торфов. Эти данные необходимы как исходные характеристики при мелиорации болот.
Исследованиям водно-физических и механических свойств торфяни^-ков посвящены работы А.Н.Костикова, С.Ф.Аверьянова, А.Д.Брудас-това, А.Д.Дубаха, С.С.Корчунова, И.И.Лиштвана, Е.Т.Базина,
A.С.Амаряна, И.Ф.Ларгина, А.С.Оленина, В.Д.Копенкина, А.И.Ивицкого,
B.С.Станкевича, Г.И.Афанасика, А.И.Голованова, К.П.Лундана. Е.С.Маркова, А.М.Силкина, Б.С.Маслова, И.Н.Ильина и многих других.
Соискателем разработан ряд эмпирических и теоретических формул для определения водно-физических и механических свойств торфов ненарушенной структуры, дана оценка их точности. В диссертации рассмотрены вопросы по определении влагоемкости, водоотдаче торфов, дан метод описания эпюр влажности торфяников по глубине.
Исследования по водоотдаче и капиллярной влагоемкости разных видов торфов были проведены на 21 монолите высотой 150 см, взятых на болотах Оршинский мох и Галицкий мох Калининской области, Юшчевское и, Гадово Кировской области, Яхромской и Дубненской поймах Московской области и других объектах. Установлены связи для коэффициентов текущей и суммарной гравитационной водоотдачи в капиллярной зоне и выше ее.
3-913
В диссертации показано, что в грунтах с монотонно-изменяющими-|ся по глубине водно-физическими свойствами, которые наблюдаются в частности в результате деформации торфяника в процессе осушения, слой гравитационной воды Нб~ при водоотдаче в процессе снижения грунтовых вод на величину ( - у, ) можно определить по зависимости (рис.1)
, (Ло ) {С-Н,Г Н^-
+ А-но ' Н0'£
'{с^)-^Ч'
(1.1)
У-
где Н05 - размер зоны неоднородности грунтов
У, =
Н{ напоры над осью дрен и координаты уровней
грунтовых вод в зоне неоднородности грунтов в начальный и конечный моменты времени, м;
Ло >Р-но" коэ$ФиЧиент полной гравитационной водоотдачи грунтов верхнего слоя и на глубине Н0£
У^-о ~ ^пво ~ ^нво "пвт нвно >
Ч]№%вно>КвоКвно ~ полная и наименьшая влагоемкость почвы вблизи поверхности и на глубине Н0! на расчетный период осушения болота, в долях объема;
Ухо'Укно ~ возшжные Размеры капиллярной зоны цри пористости грунта верхнего слоя п.а и на глубине на<5 при пно на расчетный период осушения болота; т-ц - показатель. степени, определяемый по фактическим данным изысканий т.^- 2...3. В слоистых грунтах (рис.2)
Г П-1 <-Г П.-1 1,5-1 Лп . П-1 У
Рис.1. Схема расчета средних значений водно-физических свойств в неоднородных почво-грунтах.
кср
ПХ у -Ji - \S Ay V У У У У
61 y<<y«.P u
TKC-P Cfi <7K<y>
Рис.2. Водоотдача в многослойных грунтах
При этом имеется п слоев грунта в пределах конечного уровня грунтовых вод ( г/, ), а начальный уровень ( уг ) располагается в о слое грунта.
- коэффициент полной водоотдачи -го слоя грунта, мощность которого равна , м. Если п = I, то получим слой гравитационной воды в однородном грунте.
Коэффициент водоотдачи при снижении грунтовых вод на величину
равен:
х =_41_ . (1.3)
& - #
В диссертации рассмотрены различные частные случаи водоотдачи и водовместимости грунтов.
Как показали исследования в монотонно-изменяющихся по глубине неоднородных грунтах (рис.1), в частности при деформации торфяника в процессе осушения, их водно-физические свойства (водопроницаемость, влагоемкость и др.) меняются по глубине, а средние значения в пределах //,-//, можно найти по следующим струк-
турным формулам:
, . / И3 хГПс.
сн^(с0-сно)(^) + сно; (1.4)
Г — ) . г
СР ~ (тс-и)-н^ ' (1'5)
где С0 , Сно - значение фактора на поверхности и на глубине Ик
пгс - показатель степени, определяемый го фактическим данным изысканий.
В слоистых грунтах их можно определить как статистические и гармонические значения.
При квазнстационарном процессе влагопереноса, когда отсутствует фронт инфильтрации влаги, среднюю влажность в зоне -у/ ) над уровнем грунтовых вод цри глубине стоящи их равной ( ^ ) в неоднородных функционально описываемых грунтах можно найти по зависимости автора
4-913
13
И /су 1
- ('-«м-,%) ] » (1.6)
та.-!. „ _ / „ / Кр
/?1/, - находят по данньш изысканий;
> Чр^пвср ~ маяность и полная влагоемкость почвы вблизи поверхности и их средние значения в зоне аэрации на расчетный период осушения болота, в долях объема;
- глубина грунтовых вод от поверхности в начале и конце расчетного периода.
При Мп&0= У/Пвср получаем формулу для однородных грунтов. По формуле (1.6) можно рассчитать влажность почвы в корнеобитаемом слое, приняв ¿// = 0 и у^ - /ьк , где Ьк - мощность корнео-битаемого слоя.
Были широко исследованы лабораторными и полевыми методами фильтрационные свойства различных торфов. Проведено около 400 опытов на различных приборах, лотках, консолидографах. Показано , что для этих целей рациональнее использовать консолидограф конструкции соискателя, позволяющий учитывать мезоструктуру торфа и получать данные по его фильтрации в процессе деформации торфа.
Установлено, что фильтрационная анизотропия торфов в 95$ случаев колеблется от 2,1 до 0,4. Полевые исследования водопроницаемости грунтов на ряде объектов показали, что метод радиоактивных изотопов надежен. Метод восстановления уровней воды в скважинах также дает вполне удовлетворительные результаты. Величины коэффициентов фильтрация, определяемые полевыми методами, обычно выше, чем лабораторные, так как первые характеризуют водопроницаемость торфяной залежи с пнистыми горизонтами, водными жилами и т.д.
Соискатель проводил работы по изучению влагопереноса в торфяных залежах на Оршанском и Куровском торфмассивах Калининской области, а также на лизиметрах и лабораторным методом.
На основании этих работ найдены связи между дифференциальной влагоемкостью, потенциалом влаги и влажностью торфяных почв.
Потенциалы влаги и коэффициент влагопроводности торфяника с растениями целесообразно определять полевым и лизиметрическим способами; .для расширения же диапазона их можно применять центробежный метод.
В диссертации также показано, как можно рассчитывать среднюю влажность почвы в диапазоне потенциалов влаги ( У^ )•
В течение четырех лет на Яхромской и Дубненской поймах, расположенных в Московской области, а также на других объектах автор более подробно изучал пространственную и временную (в процессе их мелиорации) изменчивость водно-физических и механических свойств торфяников на площади I км. Статическое зондирование торфяников проводилось на глубину до 2 м на каждом гектаре площади, и на 10 гектарах на каждом 0,25 га.
Коэффициенты фильтрации и пористости определялись также на глубину до 2 м на каждых 10 га в одном пункте, а на 10 га - на каждом гектаре и на I га в четырех пунктах. Установлено, что на Яхромской и Дубненской поймах за четыре года изменились: 'коэффициенты вариации коэффициента фильтрации торфяника с 0,34 и 0,70 до 0,25 и 0,49, пористости и предельного напряжения сдвига грунта с 0,30...0,22 до 0,14...О,II и с 0,26...0,19 до 0,19...0,14. Ошибки коэффициентов вариации (о с у также уменьшились: для коэффициентов фильтрации торфяника с 0,34 до 0,30 а пористости и предельного напряжения сдвига торфяника с 0,14...О,13 до 0,13... 0,12. По критерию ранговой корреляции Спирмена было установлено, что на указанных объектах прослеживается изменчивость водно-физических и механических свойств торфяников, зависящих от пространственных координат. Это позволило провести изолинии указании факторов на плане.
Для пункта ( т. ) можно найти, что
0-7) -х-ср (1.9)
где д^ , , Тт » ТСр - прочность на вдавливание наконечника пенетрометра и предельное напряжение сдвига грунта в пункте (т. ) и средние значения их
на объекте УС9т =9т/^ср ^ = 0,1 МПа;
см2
и'т,п'ср - коэффициенты пористости грунта в пункте (пь ) и среднее их значение на объекте.
По данным исследований на Яхромской и Дубненской поймах, коэффициенты корреляции для Т и п.' находятся в пределах О,85...О,95, а для коэффициентов фильтрации и водоотдачи почво-грунтов связи слабее.
Во второй главе рассмотрены воцросы консолидации торфяных грунтов в цроцессе.ях осушения.
Данные о деформации и изменении водно-физических и механических свойств торфяной залежи в процессе осушения необходимы для ' определения параметров и прогноза работы мелиоративной системы, а также водного режима почвогрунтов. Этой проблеме применительно к минеральным грунтам посвящены работы Н.Н.Веригина, Н.Н.Маслова, Н.А.Цитовича, Н.М.Герсеванова, В.А.Флорина, К.Терцаги, Д.Тейлора, Ю.К.Зарецкого, В.А.Мироненко. Исследования по деформации торфяных грунтов проводили С.С.Корчунов, Л.С.Амарян, Е.А.Коновалов, Е.Т.Базин, А.Д.Брудастов, А.Ф.Печкуров, А.Д.Панадиади, А.И.Мурашко, Б.С.Маслов, Н.А.Семенков, А.М.Силкин, А.А.Ткаченко и другие. Однако вопрос деформации торфяников при их осушении изучен был недостаточно полно. Для этих целей соискателем разработан црибор-консолидограф (авторское свидетельство Л 309274 от 23.1У.71 г.) .позволяющий моделировать процесс консолидация торфов с учетом ях мезоструктуры (диаметр образцов 18,2 см) На пяти приборах были проведены испытания.образцов торфа с 20 объектов. В одной серии ог^гов исследования проводили цри одной высоте образцов 10 см и разных нагрузках - от 0,05 до 0,4 кг/сг/% в другой - цри одной нагрузке, равной 0,2 кг/см^, но с изменением высоты образцов от 10 до 2 см. Кроме того, исследования консолидации торфяников проводились в течение ряда лет на болотах Куровском, Маркино-Городишенском.Святин-ском Калининской области, Яхромской и Дубненской поймах Московской области. ,В полевых условиях изучались вопросы общей деформации, набухания и усадки торфяников, проводились наблюдения по выявлению величин эффективных нагрузок, возникающих цри осушении болот. С этой целью были установлены послойные осадочные репера, месдозы, влагопотендиометры, пьезометры, наблюдательные скважины, при помощи которых определялись послойная осадка и набухание торфяной залежи, бытовое, капиллярное и гидродинамическое давление, режим грунтовых вод, влажность торфяника.
Определялись осадки и испарение. Поверхность залежи и репера систематически нивелировалась.
Изучались также вопросы изменения водно-физических и механических свойств торфяников в процессе их осушения. В результате исследований установлено, что при осушении болот происходит фильтрационная вязкопяастическая деформация торфяной залежи. В зоне действия осушителей при фильтрации грунтовых вод цроис-ходит понижение их уровней, что создает эффективные нагрузки: выше грунтовых вод капиллярное давление, ниже - гидродинамическое, а также бытовое от веса осушаемой торфяной залежи. Эти нагрузки и вызывают деформацию торфяной залежи. При чем избыточное поровое давление рассеивается за счет фильтрации грунтовой воды в сторону осушителей. Относительную деформацию любого слоя (г^-з^,; торфяной залежи за //г ' лет осушения можно рассчитать по предлагаемой формуле:
За год осушения Мт- )
л ём-¿V-/» (2.2)
е* Г (Г. -Ут +Р)0+ ¿п. ^ )■; *
'Ь
р г, -'■ { 10 \
о, / см -к ~ ^Р10-По >' ~*гс
Абсолютная величина деформации торфяной залежи в слое - ) за А/т осушения составит:
От поверхности залежи цри =0 до глубины мощность
расчетного слоя составит ; с глубины до подопшы залежи при - И| она будет равна ( Ну- ); при = 0
до подошвы залежи цри -Н^ она составит полную мощность залежи Ну
Здесь - размер испытанного образца торфяника; можно принять = 10 см, тогда пгл- ё (1,0- п0); ё = 10...5 (в зависимости от вида торфа);
5-913 - У]
гь0 - начальная пористость торфа, в долях объема;
УЪ - объемная масса торфа естественной влажности, ; " см3
- расчетная глубина стояния грунтовых вод, см
г*- Чт* = ОД мпа
с кг
Р - удельная внешняя нагрузка (от кавальеров и т.д.), = ОД МПа
см^
2
&р , Л/0 - коэффициенты размерности (ас = — »- I году).
н кгс
Как видно из формул (2.1)...(2.3), величина относительной деформации торфяной заложи зависит от ее мощности, объемной массы, пористости торфа и глубины стояния грунтовых вод.
В результате изменения влажности торфяника в зоне аэрации будет происходить его периодическое набухание и усадка. В диапазот-не изменения влажности торфяника от Щ и по исследованиям
соискателя относительная величина усадки (или набухания) составит:
- и 1: <?„- - (2.4)
объемная масса торфа абсолютно сухого и при полной влагоемкости, г/см3; с1 - плотность торфа, г/см3; Величина усадки в слое ( - ) равна
Д~ у) " (2.5)
Суммарная относительная и абсолютная величины деформации торфяной залежи г&/) год осушения будут равны
В результате деформации торфяной залежи за /Кг лет осушения существенно изменяется ее водно-физические и механические свойства (рис.3).
Площадка № 3
Слой 0-0,5м Слой 0,5-2,Он
Рис.3. Изменение физико-механических свойств торфяной залежи в процессе предварительного осушения. Торфмассив "Куровской" Площадка 3.
1 - коэффициент фильтрации Расстояние между каналами 20 м.
2 - коэффициент суммарной водоотдачи Глубина каналов:
3 - предельное напряжение сдвига I год - 1,0...1,2 м
4 - влажность объемная 2 год - 1,2...1,5 м
5 - пористость 3 год - 1,5...1,8 м
/г лг
о о
(2.8)
Коэффициент фильтрации ( ) и водоотдачи (&ол,)
^«¿С, сТг (2.9) • ^ , (2.10)
где - начальная пористость /п., п. - показатели степени.
Коэффициент дополнительной водоотдачи при деформации торфяной залежи на Мт год осушения, отнесенный к осушаемому слою ( ^г ~ )> бУДет Р33611
§■ _ (и^-лг^^-п^ (Нц-л^) (2Л1)
Очевидно, что расчетный коэффициент водоотдачи на А/т год осушения болота составит
= &ОЛ/ * (2.12)
Предельное напряжение сдвига ( Т ) и прочность торфяника на вдавливание наконечника пенетрометра ( ):
(2.14)
(2.13) ъ-ъ.^лр
Здесь индексом (0) обозначены начальные значения, а (. А/ ) на. /УГ год осушения болота.
Расчеты консолидации торфяных залежей по независимым исходным данным трех/объектов показали, что средняя ошибка составляет 5$, а наибольшая ,
В главе третьей рассмотрены гидрологические параметры осушаемых болот: инфильтрационное питание, испарение и сток воды с болот, необходимые для обоснования параметров регулирующей и проводящей систем и водного режима почв.
Вопросам гидрологических расчетов посвящены работы многих ученых в области речной гидрологии: Г.А.Алексеева, А.В.Огиевского А.ИЛеботарева, А.В.Рождественского, Д.Л. Соколовского, в области мелиоративной гидрологии: А.Д.Дубаха, А.Н.Костикова, С.Ф.Аверьянова, Р.Я.Народецкой, В.Ф.Шебеко, К.Е.Иванова,
С.И.Харченко, П И.Закржевского и друтлх;.в области ги.дро- и агрометеорологии известны работы A.M. и С.М.Алпатьевых, А.Г.Бу-лавко, М.И.Будыко, А.Р.Константанова, A.M.Глобуса, Г.И.Афанасика, Д.Б.Диприса, И.С.Шатилова, И.А.Шульгина, В.С.Мезенцева, 'С.В.Нерпина, А.Ф.Чуцновского, Б.Н.Мичурина и многих других.
Соискатель проводил работы по исследованию гидрологических параметров на болотах Оршинское, Куровское, Маркино-Городнишенское, Галицкий мох. Кроме того был также обобщен материал, полученный на других торфяных массивах.
Изучался процесс оттаивания торфяника, определялись запасы воды в снежном покрове,рассматривалась характеристика дождей, их обеспеченность и устанавливалась расчетная величина инфильт-рациоиного питания разной обеспеченности. В течение ряда лет при помощи системы лизиметров исследовался вопрос испарения влаги из торфяной почвы. Величину интенсивности суммарного испарения из почвы можно определить по формуле
Е^Ляд-Е' м/сут. (3.1)
При этом:
/ ^
Е'-=£0£ (~>J , м/сут. (3.2)
С
Afy -a wj). (3,3)
- rsy-УЧт* (3-4а>
^ -(¿Гг/Hbj) °'i3 (3.4 6)
A^-ff^a^-^fOJ0'33 (3.4 b)
где
E0 - интенсивность испаряемости (испарения влаги с водо-насыщенной поверхности почвы), м/сут;
6-913
21
п, пА - коэффициенты пористости почвы в поле и лизиметре на /Ут год осушения болота;
ш =
1 Чопт
- относительная урожайность сельскохозяйственных культур;
; ^опт ~ Урожайность сельскохозяйственных культур фактическая (или проектная) и при оптимальных условиях жизни растений;
- показатель степени, учитывающий реакцию растений на избыток или недостаток влаги, 1,0...3,0;
- биоклиматический коэффициент - отношение суммарного 0 испарения (водопотребления растений) при оптимальных условиях жизни растений, в том числе при оптималь-
■ ной влажности почвы к испаряемости. Средние значения за вегетационный период в зависимости от вида растений находятся в пределах 1,0...1,3. В течение вегетационного периода ^ - переменная величина;
- текущая и центральная декады вегетационного периода, когда наблюдается максимальное водопотребление рас-
'тений. Для большинства сельскохозяйственных культур середина лета. Для оголенной поверхности почвы л^ = 1,0.
При наличии растений для суммарного испарения (Е) С£ =1,0 для расчета испарения с уровня грунтовых вод (капиллярного под-
питывания) -и С£ = 3,0. При оголенной поверхности СЕ = 2
¡5 6, соответственно для Ей Ч. а УПвсрО~ £7^") Д^1 не~
"пво
однородной почвы и & У= Упа - Ы0Т дая однородной. Здесь
> - полная влагоемкость почвы, средняя в зо-
||6Ср По О
не аэрации (формула (1.5) и верхнего слоя, примыкающего к поверхности).
ист - средняя за расчетный период (Т) влажность верхнего слоя почвы;
,7 . Ч^Ял* _ относительное понижение грунтовых вод,
у - величина понижения грунтовых вод, м;
У* > У* к ~ размер капиллярной зоны и каймы на расчетный период осушения болота, м. В зоне укк - £ .
На основании решения линеаризированного дифференциального уравнения влагопереноса найдена зависимость для расчета потока влаги • из торфяной залежи без капиллярного подпитывания (например, торфяник подостлан песками).
Средняя ошибка - расчетных формул по испарению составляет 10, максимальная (для капиллярного подпитывания) - 34%.
В диссертации приведены данные по суммарному испарению и урожайности сельскохозяйственных культур за восемь лет на Кировской лутоболотной станции, где соискатель ранее проводил исследования. Наивысшие урожаи сельскохозяйственных культур были при норме осушения у , когда у , наименьшие - при
у . В диссертационной работе показано, что суммарное ис-
парение увеличивается за счет транспирации растений пропорционально биоклиматическому коэффициенту.
В настоящее время гидрологическое обоснование проектов мелиорации болот базируется на данных речной гидрологии, влияние болот на сток учитывается через коэффициент редукции. Данные но стоку с осушаемых болот малочисленны, но именно они необходимы для обоснования мелиоративных мероприятий на болотах.
Исследования по стоку с осушаемых и неосушаемых болот проводились соискателем в течение девяти лет. Учет стока на постах проводился при- помощи лотков с самописцами уровней воды длительного действия.
В условиях Нечерноземной зоны РСФСР на осушаемых болотах сток характеризуется выраженным весенним половодьем и тремя-девятью (в среднем пятью) паводками в вегетационный период. Весенний сток чаще начинается в первой декаде апреля. Максимум стока наблюдается в середине апреля и заканчивается обычно в первой декаде мая, если в этот период не выпадают дожди. Летние паводки чаще и более значительной величины наблюдаются в мае-июне. Они вызываются как ливнями, так и затяжными дождями. Ливням соответствует форма гидрографа, близкая к треугольнику. Затяжным довдям - трапеции (возникает фаза полного стока); причем, если последние включают ливневую часть, они также имеют выраженный пик. В качестве расчетной величины при водосборной площади 1ъ не более 10 км2 можно брать среднесуточный слой осадков,
„ мм
х> ' 1
т.к. отношение максимального к среднесуточному расходу канала
Ж„- ^ 1,0. Продолжительность летних паводков на осушаемых
(*сесут
болотах колеблется от I до 10 сут. Спад стока обусловливается не только поверхностным и русловым стоном, но и отдачей из торфяной залежи.
Период спада в Нечерноземной зоне РСФСР на болотах достигает 9 сут. Расчет стока воды с болота расчетной обеспеченности можно веста методом композиции. Модуль стока расчетной обеспеченности ( ) на 4 год осушения болота можно найти по формуле ;
Сс± ' ' л/сга> (3'6)
■ где С^ - коэффициент размерности;
С, = 2,8 при а' Ви 0,116 при а'о
/ сут * ч
а'у - расчетная интенсивность снеготаяния или довдя
а' - ММ Н7Ш ш .
д -г » ч или ♦
<* 'ри сут
% - коэффициент редукции на площадь; ¿¿У - коэффициент стока воды заданной обеспеченности Р с болота на А/т -й год осушения. Как показали исследования,
^ЛГ^^о 'ПР (3-7) Пр~**'К"'У"'£«<>--(3.7а)
р к0 - ■ еко ( упв/
где ¿Г } сГ^ ,' , К у - коэффициенты водоотдачи и фильтрации торфяной залежи до и на Ыт -й год осушения- болота;
¿Ко? - действующие средние градиенты, удельная степень канализации болота до и на /Уг -й год осушения болота;
\*/Ср, - средняя влажность и полная влагоемкость торфа в зоне аэрации на рассматриваемый' период Т в /¡/-ж год осушения болота. Для весны п^ 1,0, для лета 0,5. Коэффициент преобразования ( пр ) может быть больше и меньше единицы. Для неосушен-ного болота Пр = 1,о.
Коэффициент стока воды с болота до его осушения:
-2= 0,001; Р(_ '- обеспеченность коэффициента стока, в долях единицы;
¿с - условное количество случаев, когда = 0. Для болот с озерно-мочажинныгл комплексом ¿у ¿с ~ 3,5, .для среднеобводненных -3,0.
Для болот с хорошим водообменом, с развитой гидрографической сетью гп^-Ь.О и для болот с недостаточным водообменом
Расчетную обеспеченность стока воды с болота ( ) найдем через заданные обеспеченности модуля стока Р^ и суточного слоя дождя Рср« (все в %) по формуле автора работы:
# & = Ф- (щ ~О,50)Г712 ; тр * Л3.9)
Расход воды в расчетном сечении на болоте на УТ -й год проведения мелиорации составит:
=9-РО ' Ъо' Ч-ре ■ ■ гг Vc.C3.I0)
Индексы (о) и (е) обозначают осушенную часть.болота и неосулегг-ную в естественном состоянии. Ошибки по расчету максимального стока с болот методом композиции не превышают 15$.
Были проведены исследования поверхностного стока и инфильтрации осадков в почву методом дождевания и натурных наблюдений в полевых условиях в течение трех лет. При проведении опытов осадки задавались с интервалом через 5...10 мм в диапазоне до 60 мм* при разной интенсивности - от 0,6 до 3,0 мм/мин. Площадки имели уклоны от 0 до 0,006 с градацией через 0,01. Длину площадок варьировали в пределах от 2,5 до 20 м через 2,5 м. Для исследования инфильтрации воды применялись
радиоактивные изотопы (сера - 35 в соединении ), для
определения скорости и времени течения воды на поверхности -индикатор-флюоресцин. Гидрографы стока, полученные в результате обработки материалов, можно схематизировать трапециями. Их можно разбить на фазы подъема, полного (максимального) стока и спада. Поверхностный сток возникает, если коэффициент установившегося впитывания меньше интенсивности осадков. На инфильтрацию воды в торфяную залежь существенное влияние оказывают ее влачшость и уклон поверхности. В Нечерноземной зоне РСФСР в вегетационный период (май-сентябрь) поверхностный сток на осушаемом болоте возникает в среднем три-шесть раз с коэффициентами стока 0,16...О,Об. Однако, соискателем наблюдались также процессы поверхностного стока с коэффициентом оС^ = 0,60.
Коэффициент поверхностного стока можно определять по формуле
V - .... / С /о ТТ1
^ - 1 - --ГТГГ" ' (3.11)
С/с 6Со ¿¿^/¿^и,
где Нсг - слой стока воды по поверхности, м;
Ос - слой осадков, м;
а' - интенсивность дождя а.'о= , м/сут;
Тут - время выпадения осадков, сут;
К 1л, - коэффициент установившегося впитывания на Л/Т-й. год осушения болота, м/сут;
Сы - слой воды, впитавшейся в период неустановившейся инфильтрации, зависящий от регулирующей емкости (недостатка насыщения) почвы, длины, уклона и шероховатости поверхности склона; в диссертации для С^ приведена функциональная зависимость.
Расстояние между открытыми собирателями составит
4.--ТГ > (3.12)
где кс - расчетный слой поверхностного стока;
пш - коэффициент шероховатости поверхности;
тс =0,67...1,0;
Тсг - допустимое время подтопления корневой системы сельскохозяйственных культур после дождя, соответствующее времени стока воды после окончания выпадения осадков, сут;
Тст = 0,5...2 сут.
У - уклон поверхности
Хс - гидравлическая характеристика потока воды по поверхности ;
2Сс = (0,10...О,30) м/с.
В соответствии с проведенными в Нечерноземной зоне РСФСР исследованиями, на болотах расстояние между открытыми собирателями (ложбинами, каналами) следует принимать в пределах 100...200 м.
В четвертой главе освещены вопросы водоприемной способности дренажа, от чего зависит его осушающее действие. Этим вопросам посвящены работы А.Н.Костикова, С.Ф.Аверьянова, Н.Т.Эфиндиева, А.И.Мурашко, Е.Г.Сапожникова, Н.Г.Пивовара, Ц.Н.Шкинкиса и .других. Соискателем проведены многолетние лабораторные и полевые исследования водоприемной способности дренажа. Для охвата более широкого диапазона водопроницаемости и суффозионных свойств грунтов опыты на лотках проводились на песке и торфяных монолитах с моделированием потока грунтовых вод в мездренном пространстве, а в другой серии - при круговом контуре питания. В полевых условиях, на болотах Оршинское, Маркино-Городишенское Калининской области и на Дубненской пойме Московской области, в течение ряда лет проводились исследования керамического и пластмассового дренажа с разной площадью водоприемных отверстий (до 40 см2 на метр длины дрены) и. водопроницаемого - из керамзито-бетона. Велись наблюдения за стоком из дрен, за режимом грунтовых вод, за нависанием их над .дренами, за влажностью почв.
Исследования показали, что из-за.нависания грунтовых вод над дренами, увеличение диаметра дренажных трубок при неизменной площади водоприемных отверстий не дает существенного увеличения воцс-захватывающей способности дрен. Поэтому внутренний диаметр дрен должен назначаться в основном из условий пропуска максимального расчетного расхода дрен, деформационной устойчивости .дренажных линий, а также из хорошо известных технологических соображений. Конечно, увеличение диаметра дренажных трубок связано
с ростом площади водоприемных отверстий, что и приводит к увеличению водозахватывающей способности .дрен. Следует признать, что на торфяниках ггри уклоне дрен около 0,002 и длине их до 250 м обычно достаточен внутренний диаметр дрен 50 мм. Тонкие фильтры из искусственных минеральных материалов в определенной степени защищают от заиления внутреннюю полость дрен. Для увеличения же водозахватывающей способности следует применять объемные фильтры из слаборазложившегося торфа со степенью разложения не более 15$, толщиной 5...10 см, что устанавливается расчетами. При этом достаточна площадь водоприемных отверстий ^ = 10 см** на метр длины дрены.
Соискателем предложены формулы для определения критерия эффективности дрен 2 , коэффициента фильтрационного сопротивления водоприемных отверстий дренажных труб с учетом фильтраци-
онных свойств грунта К , траншейной засыпки К^ , .дренажных фильтров Кср на расчетный год осушения болота А/т , размера внешнего радиуса дрены г0 , величины нависания грунтовых вод над дренами И. , степени вскрытия дренажных труб л ^
Ь . . "V
где <р , - удельная приточность грунтовых вод к реальным и
идеальным по водозахватывающей способности дренам, м2/сут;
Кг - среднегармоническое значение коэффициента фильтра^ " ции грунта К и траншейной засыпки, м/сут; при отсутствии фильтра Кср = К.
Степень вскрытия дренажных труб и фильтров
где Рщ - площадь водоприемных отверстий на метр, длины .дрены, м2;
Рф - площадь фильтра на метр длины дрены, м2; ^ — коэффициент эффективности фильтра;
Т
¿<ру 1<р0 - фактическая и требуемая толщина фильтра, м;
2<м - внешние радиусы дренажных трубок и дренажных фильтров, м.
В диссертационной работе изложены методы расчета требуемой толщины дренажных фильтров. Требуемую толщину дренажных фильтров следует находить из условия пропуска дренажных расходов к водоприемным щелям' с учетом их уплотнения и кольматации на расчетный год.
Для пористых водопроницаемых трубок (например, керамзитобетон-ных с коэффициентом фильтрации их стенок Кф) можно найти, что
Ввиду поверхностной и внутренней кольматации стенок водопроницаемых труб коэффициент эффективности их со временем падает с 1,0 до 0,8. Ошибки, расчета коэффициентов эффективности .дрен по предполагаемым связям не превышают 10$.
В пятой главе рассмотрены методы расчета режима грунтовых вод в зоне действия дренажа с учетом динамики водного питания в однородных и неоднородных грунтах.
Вопросам расчета динамики грунтовых вод в зоне действия дренажа посвящены работы многих видных ученых: А.Н.Костикова, С.Ф.Аверьянова, Н.В.Ведерникова, Н.Н.Веригина, П.Я.Полубари-новой-Кочиной, И.А.Чарного, В.И.Аравина, С.Н.Нумерова, А.И.Ивиц-кого, А.И.Мурашко, В.М.Шестакова, В.А.Ионата, А.Я. Олейника, Н.Ф.Бовдаренко, А.И.Голованова, В.С.Усенко, К.Т.Хоммика, Д.Ф.Шульгина, М.Г.Хубларяна, Н.И.Дружинина, А.И. Михальцевича, В.С.Шержукова, П.Э.Чайдлса, М.Маскета и многих .других.
На дренажном участке торфяного массива Маркино-Городишенское Калининской области в 35 пунктах были установлены пьезометры -по 6 штук на глубину до 4,0 м. Там же были заложены наблюдательные скважины на глубину 2,0 м. Это позволило определять напоры грунтовых вод. Линии тока грунтовых вод определяли координатным методом при помощи радиоизотопа сера - 35 в соединении А/а.^ 50ч. На болотах Гадово и Юпочевское Кировской области были получены данные о характере притока грунтовых вод к каналам, проходя7"";! в торфяниках и врезающимся в пески. На основе проведение, ^-от были построены гидродинамические сетки грунтового потока на различные периоды осушения, что дало возможность разработать расчетные схемы фильтрации грунтовых вод в зоне действия дренажа в торфяных грунтах. На основании этих моделей были рассмотрены
вопросы расчета режима грунтовых вод и расстояний между дренами с учетом динамики смешанного водного питания в однородных, слоистых и монотонно изменяющихся по глубине неоднородных грунтах с различным соотношением коэффициентов фильтрации выше и ниже оси дрен. Были проведены многочисленные расчеты, которые дали удовлетворительную сходимость с фактическими полевыми данными и различную степень сходимости с зависимостями других авторов.
дано решение фильтрационной задачи для потока грунтовых вод в зоне действия систематического дренажа с учетом переменной вели-чини сметанного водного питания (испарения, напорно-грунтового и инфильтрационного питания, а также грунтового потока). Получены решения для случая, если водопроницаемость грунтов выше оси дрен, равна или больше нижележащих слоев (К1ср %0р) - (рис.4).
У!
_ 35
/ У/^-Х. ' т =Р| Е ~ 1 11 = *1 * ад
т
. ...10 с •л.-\ \\. • •. И/. / • • • 1'И ■ . . - •
* ; . , . ' * , , '
лС"/// "/'/; / / / /../// / / ///у ///////.
Рис.4. Расчетная схема несовершенного дренажа при неустановившемся режиме грунтовых вод в многослойных грунтах, если водопроницаемость грунтов выше оси дрен больше нижележащих
■ с
Для потока грунтовых вод в зоне действия систематического дренажа с учетом переменных величин испарения с грунтовых вод, напорно-грунтового питания и исходной влажности почвогрунтов в зоне аэрации можно записать уравнение:
где а¡р - коэффициент уровнепроводности на расчетный год осушения А/г , ыг/сут; П - суммарная удельная величина смешанного водного питания, м/сут:
Начальные условия Н'-Н' при Т = 0;
граничные условия И - к' при X = 0 и -~0 при Х.-Р
дх.
Решая это уравнение, артор получил
_ н' скВн-Ц-х) ¿у Г сАвн(/-х)) V Т- СА-3Н * &.вн ^'
йч с\а,р) ' асР ^ 'Ь—йг;
/Г - Л', г- 2и< сит- г - 6 • ** -
|/ _ X и' ) Л _ гКс-рНсрс1в (Н^-^',) _М_
^ , ди/
1ГЕ + ——— + —-ч (о л У 1 *Нсрт Т '
^Шо' * = т-1
^ ' сит
С учетом деформации торфяной залежи (ф-ла (2.1) величина понижения грунтовых вод в /Уг -й год осушения на момент времени Т составит
% = (НГН')0~£л,)- (5.3)
Здесь: - расчетная интенсивность осадков, м/сут;
- коэффициент инфильтрации осадков;
\*/ср1 - средняя влажность почвы в зоне аэрации в начале расчетного периода; Т - расчетный период, сут.;
Уд-щ - средняя капиллярная влагоемкость почвы в зоне аэрации;
и}, _ величина испарения влаги с грунтовых вод при их глубинах ^ л , м/сут (формула (3.1)3; / - половина расстояния между дренами, м; х. - расстояние от дрен, м.
А = 2 б)
И',И', н'п лД* - напоры грунтовых вод, отсчитываемые от расчетного НА /г/ водоупора и от оси дрен в середине между дренами и над ними в текущий и начальный момент времени расчетного периода, м
£0 - активная зона фильтрации ниже оси дрен, м;
при ¿з 0,5£ и ¿с =-5
при з ^ о,ье £ - расстояние от оси дрен до водоупора, м;
- глубина заложения дрен, м; с
^ср - расчетные значения коэффициентов водоотдачи (или
водовместимости) и фильтрации (м/сут) грунта в зоне фильтрации грунтовых вод; <=£-0 - коэффициент степени вскрытия водоносного пласта, (по С.Ф.Аверьянову коэффициент "висячести" дрен) с учетом водоприемной способности дрен с£а = о^ • 1; ¿7& - функции водного питания (в-1/сут., м/сут). При постоянной величине испарения получим формулу Б.С.Шержуко-ва, при постоянной же величине надорно-грунтового питания или его отсутствии в несколько другой форме - решения С.Ф.Аверьянова и А.И.Голованова.
При постоянной величине смешанного питания с учетом деформации торфяной залежи (формула 2.1) действующий напор в конце расчет--ного периода можно найти по его начальному значению:
-Го
При сформировавшейся кривой депрессии грунтовых вод У =10 и при не сформировавшейся Ч1^ e/x,p(^Jl¿rlFc)■^e<zp(-Z>lJ6Foy, р0 =
2У о-
■Т= ■ = ; п = м/сут ,
здесь а.^ - величина инфильтрационного питания грунтовых вод за время Т, м/сут; находится с учетом интенсивности дождя (снеготаяния) и водовместимости грунта. Ы - величина испарения с грунтовых вод (формула 3.1), м/сут;.
- удельные величины водного питания за счет напорно-грунтовых и потока безнапорных грунтовых вод, м/сут. Средний за расчетный период действующий напор:
нт~кт = (нГк,)<?> , м; (5<5)
Глубина стояния грунтовых вод в зоне действия дренажа с учетом осадки торфяной залежи:
при ^ > о. = (/-¿л, ) (5.6а)
% = Чь-ЦгжК*'** ) . (5'6б) ^
оо
т
Удельный приток к дрене <£г средний за промежуток времени Т и модуль дренажного стока ерму составят:
9 (5.7а) ^-Л- (5.76)
гт т сут Гнг с сут
Эти решения пригодны также для многослойных почвогрунтов, если средний коэффициент фильтрации выше оси дрен будет больше,чем нижележащих слоев. Получены формулы для определения времени сра-ботки или подъема грунтовых вод (Т) и расстояния между дренами Ь = 2 С для неустановившегося и установившегося режимов грунтовых вод.
Дано решение фильтрационных задач для случая, если водопроницаемость грунтов выше оси дрен меньше, чем в нижележащих слоях активной зоны фильтрации грунтовых вод (К]-Ср К^р) при наличии и отсутствии водного питания.
Найдены зависимости для определения удельного притока грунтовых вод в зоне действия дрен с участка ( £ — ) на расстоянии 1 от дрен, где кривая депрессии грунтовых вод пересекает слои грунта и с участка г , примыкающего к дренам.
Приведены формулы для нахождения нблора на конец расчетного периода (Н2) и расстояния между дренами I = г г
В пятой главе рассмотрены также вопросы расчета ловчих дрен в слоистых грунтах при различных соотношениях коэффициентов фильтрации грунтов выше и ниже оси дрен, если имеется или отсутствует водное питание для бассейна и потока грунтовых вод. Показано, как методом суперпозиции можно рассчитывать совместное осушительное действие систематического дренажа и проводящей сети при параллельном, перпендикулярном или угловом их расположении.
Пш расчете параметров дренажа часто необходимо учитывать монотонно изменяющуюся по глубине неоднородность грунтов. Эти задачи можно решать, используя средние значения коэффициентов фильтрации и водоотдачи в расчетных слоях грунта, методы определения которых освещены в первой главе диссертации - формула (1.5). Более обоснованно расчет режима грунтовых вод и расстояний между дренами можно выполнять по формулам, с разложением некоторых элементов в ряд. Решение дано для установившегося и неустановившегося режима грунтовых вод, приведены формулы для определения расстояний между дренами;
В той же главе показано, как следует при проектировании дренажа учитывать изменчивость водно-физических и механических свойств грунтов, зависящих от пространственных координат. По заданному относительному отклонению расстояний между дренами в центрах расчетных участков и на границах
(*.<,«) ¿--г2—'*^^ ¿^/¿А (ые)
можно определить параметры ¿^ , Кт, а<рМ для центров и границ расчетных участков в зоне каадого коллектора. То же можно сделать через их модульные коэффициенты , . Вначале определяют расстояние мезду дренами для опорных типовых участков в зоне каждого коллектора, соответствующее медианным или средним значениям в этой зоне коэффициентов уровнепроводности ( а. ер ) или фильтрации грунтов (К).
Для расчетных центров и границ участков соответственно
А* = V С (5-9а)' ^ А» • ; (5.9б)
Кт = «ср (5.10а); кгт = ^ • . (5.106)
По полученным данным Кгт или а^гм по их изолиниям на плане оконтуривают расчетные участки, в пределах которых расстояния между дренами можно принимать постоянными. На однородных грунтах, в частности торфяных залежах (при случайном распределении факторов, где изолинии водно-физических и механических свойств провести не представляется возможным), как это было показано ранее М.В.Рацем, С.Н.Чернышевым, Н.И.Ильиным, М.О.Чабаном, А.И.Головановым, А.И.Мурашко, и другими, в качестве расчетного коэффициента фильтрации Кр следует брать величину, близкую к медианному значению Км.
При проектировании и строительстве мелиоративных систем на болотах необходимо также учитывать пространственную изменчивость механических свойств торфяных залежей, с которой связаны вопросы устойчивости гидромелиоративной сети и гидросооружений, а также проходимости мелиоративной техники. Поэтому по данным пористости или прочности грунтов следует выделять зоны, требующие проведения их предварительного осушения открытой сетью каналов.
В шестой главе рассмотрены вопросы прогноза водного режима мелиорируемых торфяников. Мотодн расчета водного режима почв
с помощью водного баланса освещены в работах А.Н.Костикова, С.Ф.Аверьянова, Е.С.Маркова, В.В.Шебеко, А.И.Ивицкого, М.И.Будыко, Б.С.Маслова, В.Я.Черненка, И.С.Никитина, В.С.Станкевича, Д.В.Циприса и других.
Воцросам решения дифференциальных уравнений по влагопереносу численными методами посвящены работы С.С.Корчунова, С.В.Нерпина, А.М.Глобуса, А.Ф.Чудновского, Д.Ф.Шульгина, О.Д.Сиротенко,
A.И.Голованова, А.А.Богушевского, Б.Ф.Никитенкова, А.Н.Будагов-ского, М.Г.Санояна, Г.И.Афанасика, Л.И.Рекса, А.М.Якиревича, Е.П.Галямина, Б.Б.Шумакова, М.Г.Хубларяна, Л.Г.Попова,
B.С.Борисова, а вопросам водопотребления и расчетам программированных урожаев сельскохозяйственных культур - труды С.М.Алпатье-ва, А.М.Алпатьева, И.С.Шатилова, М.К.Каюмова, А.М.Шульгина, Э.А.Струнникова, В.В.Шабанова, И.П.Айдарова, Ю.Н.Никольского, А.Н.Старикова, Ю.П.Добрачева и многих других.
В диссертации предложен усовершенствованный метод определения удельного отбора влаги растениями с учетом формулы (3.1), позволяющий более обоснованно проводить расчеты влагопереноса в почво-грунтах.
В настоящее время достаточно обоснованным и объективным методом прогноза водного режима осушаемых грунтов следует также признать метод водного баланса с учетом возможности расчета режима грунтовых вод по методу, изложенному в пятой главе, и учета водно-физических свойств грунтов, в том "числе описания эпюр влажности почвы по глубине, по методам* изложенным в первой главе.
Среднюю влажность деформируемого почвогрунта е зоне аэрации в конце расчетного периода Т в /V -й год осушения болота с учетом формул (2.1), (2.4), (2.6) и (2.9) можно найти по зависимости
л; = 4 73 а Ту* - £Те+Л Т* Л fa 7 - • Г;
Ну - мощность залежи до осушения, м;
Ht'tН^ - средние напоры грунтовых вод в торфяной залежи, отсчитываемые от минерального дна в зоне действия дренажа в начале и конце расчетного периода без учета деформации торфяника, м;
->&л> - относительная деформация торфяной залежи за // -I и N лет осушения;
^ул^ул-г- относительная величина усадки (или набухания) торфяника в зоне аэрации при изменении его влажности от наименьшей влагоемкости \л/нв до к/срл/, , в У-й год осушения; > пл/ - пористость торфяника на (У-1) и А/ -й годы осушения,
в долях объема^ , Т£ _ периоды выпадения осадков и испарения, сут. (цри этом Т = Тда + ТЕ).
Влажность почвы в корнеобитаемом слое Упр можно найти по формуле (1.6) при = И.пр и у] = 0. Если Упр будет меньше нижнего предела оптимальной влажности почвы ( 1/кр ), то назначается полив слоем
где Мопт - верхний предел оптимальной влажности почвы, в долях объема.
Расчет водного режима проводится методов итераций. Соискателем разработаны алгоритмы и программы на языке "Фортран" (последние в соавторстве с инж. Г.В.Мирошниченко) по расчету водного режима осушаемых почв для проектного и эксплуатационного режимов. Для проектного режима расчеты проводятся для каждого года по суткам или декадам в многолетнем разрезе. При этом находят уровни грунтовых вод, влажность почвы в зоне аэрации и в корнеобитаемом слое почвы, поливные и оросительные нормы, а также сроки поливов сельскохозяйственных культур для всех полей севооборота по вариантам мелиоративных систем. Для эксплуатационного режима расчеты можно проводить с учетом и без учета прогноза погоды. При проектном режиме находят значения среднемноголетних исследуемых факторов, их коэффициенты вариации С ^ и асимметрии с^ , а затем по таблицам трехпараметрического гамма-распределения находят теоретические значения рассматриваемых факторов разной обеспеченности. Расчетные значения влажности почвогрунтов дают удовлетворительную сходимость с фактическими данными.
Используя материалы лизиметрических исследований, фактические данные Мещерского филиала ВНИИГиМ, БелНШШиВХ, и других источников по урожайности сельскохозяйственных культур при разных
■Значениях влажности V - , температуры воздуха ¿°с -
и питания растений х- , соискатель получил следующие
формулы для определения программируемых (проектных) относительных урожаев (в долях от биологически возможных):
у^О-ьЮ'Ч'-ьЬфУ (6.3)
= • Цп (6'5)
Относительная урожайность сельскохозяйственных культур в/«--м
году в зависимости от вышеуказанных трех факторов составит
. (6'б)
Здесь: д IV, д , - относительная величина отклонений влажное-» ти в корнеобитаемом слое от оптимальной, при недостатке влаги, но выше влажности завяда-ния ^ и при избытке влаги У/>
>пге у % ~ показа'гели степени, методы определения которых приведены в диссертации; Ь ,1 - сумма температур, в долях от суммы эффек-
ОПТ * М ' улС
тивных температур, необходимых растениям для оптимального развития за период вегетации; сумма отрицательных температур - в долях от суммы допустимых отрицательных температур; сумма обжигающих температур растений - в долях от суммы допустимых, при которых возникает обжигание растений;' т.. , с , пгл - показатели степени, методы оцределения которых приведены в диссертации;
, С I , х - - степень влияния факторов и относительные ^ " количества вносимых факторов в долях от
полной требуемой дозы удобрений по А/РК1
- относительная урожайность сельскохозяйственных культур за счет естественного плодородия почвы без внесения удобрений. Затем находят обеспеченность урожайности сельскохозяйственных культур.
На мелиорируемых почвах относительная урожайность сельскохозяйственных культур за годы с меньшей обеспеченностью влажности почвы (оросительных норм) составит:
-о) (% *(4 -*■-*) ' (6Л6) !■ 1-0
Среднемноголетнее значение относительной урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях равно:
а без орошения (на осушаемых землях)
Уср-ъ? Уг >■ (6Л8)
г С-0
где P¿ - обеспеченность урожая в £ -м году.
В заключение необходимо отметить, что в последнее время соискатель составил алгоритмы и программы расчета проектных программируемых урожаев сельскохозяйственных культур в зависимости от большего числа факторов, которые в диссертацию не вошли.
ВЫВОД! И РЕКОМЕНДАЦИИ Выводы
На основании многолетних теоретических, лабораторных и полевых исследований разработаны и усовершенствованы методы прогнозирования водного режима и расчетов параметров гидромелиоративных систем осушаемых болот с учетом изменчивости водно-физических и механических свойств торфяников в пространстве и во времшп; при мелиорации, а также динамики водного питания с це^ь^ ссзд-ч-ния оптимального водного режима торфяных почв для получения проектных программируемых урожаев сельскохозяйственных культур.
Решены следующие ключевые вопросы:
I. Получены методики и зависимости для определения и описания основных водно-физических характеристик торфяников по глубине,
39
в расчетных слоях и средних величин зоны аэрации, учитывающие характер распределения этих факторов и неоднородность почвогрун-тов по глубине.
% Для увеличения объема информации по пористости и механическим свойствам торфяников рекомендуемся применять метод статического зондирования торфяных залежей при помощи пенетрометров.
2. Разработана конструкция консолидографов и методика моделирования процессов консолидации торфяных залежей на них. Расчет ты консолидации и прогноз изменений водно-физических и механических свойств торфяных залежей в процессе осушения необходимо проводить с учетом их вязкопластических, фильтрационных свойств
и влажности почвогрунтов.
3. Расчеты суммарного испарения (водопотребления растениями)
и капиллярного подпитывания верхних слоев почвы надо вести:с учетом влажности почвы, глубины стояния грунтовых вод, вида и фазы развития растений, уровня урожайности сельскохозяйственных культур, по зависимостям, полученным автором в результате многолетних лизиметрических исследований.
4. Изучен суммарный сток вода с болот и даны методы расчета коэффициентов и модулей стока разной обеспеченности методом композиции с учетом регулирующей емкости торфяников, степени канализации болот до и в процессе их мелиорации, обеспеченности слоя выпадающих осадков.• Этот метод особенно перспективен для гидрологически малоизученных регионов. Коэффициенты поверхностного стока, расстояние между открытыми гидрологическими собирателями на осушаемых болотах следует определять, принимая во внимание водно-физические свойства торфяников, длину склона, характеристики поверхности, слой и интенсивность осадков на расчетный период осушения по предлагаемым связям.
5. При расчете критериев эффективности дрен, коэффициентов входных фильтрационных сопротивлений различных дренажных конструк ций, следует принимать во внимание степень вскрытия дренажных труб, нависание грунтовых вод в придренной зоне, а также фильтрационные свойства грунтов,траншейных засыпок и дренажных фильтров, изменяющиеся в процессе осушения. В условиях большой приточ-ности грунтовых вод (при напорно-грунтовом и грунтовом водном питании) дрены с объемными фильтрами должны иметь площадь водоприемных отверстий не менее 10 см2 на метр длины. В качестве
дренажных объемных фильтров при осушении болот рекомендуется применять слаборазложившийся торф с добавлением фре-
зерованной древесины (или пня) толщиной около 10 см.
6. Расчеты режима грунтовых вод, расстояний мевду систематическими дренами, радиуса действия ловчих дрен в слоистых грунтах при различных соотношениях водопроницаемости грунтов выше и ниже оси дрен с учетом динамики водного питания, зависящего от действующего напора, предлагается проводить по формулам полученным соискателем. Даны также решения фильтрационных задач для грунтов, у которых водно-физические свойства монотонно изменяются по. глубине. Эти зависимости достоверно отражают характер движения грунтовых вод в торфяных грунтах в зоне действия дренажа и дают реальные результаты.
При этом, фильтрационные задачи следует решать с учетом пространственной и временной изменчивости водно-физических свойств грунтов по преложенной методике.
7. Как показали исследования, при расчетах водного режима мелиорируемых однородных и неоднородных грунтов водно-балансовым методом для существенного повышения точности результатов надо учитывать динамику водного питания, эпюры влажности почвы по глубине, капиллярное подпитывание, вид и фазы развития растений. Разработаны алгоритмы и программы расчета водного режима мелиорируемых почв. Расчеты цроводят в многолетнем разрезе. Результаты их подвергают статистической обработке.
8. Предложен усовершенствованный метод расчета цроектных программируемых урожайностей сельскохозяйственных культур на мелиорируемых землях с учетом режима влажности почвы или величин оросительных норм, температуры воздуха и доз вносимых удобрений. Прс.я^-ложена методика расчета урожайности сельскохозяйственных культур разной обеспеченности. Это дает возможность обоснованно рассчитывать прибавку урожайности сельскохозяйственных культур по вариантам мелиоративных мероприятий.
■ 9. Разработанные методы и зависимости позволили провести расчеты параметров дренажа и водного режима мелиорируемых земель по 9 вариантам для разных почв.и растений для двух объектов. Это. дало возможность выбрать оптимальные варианты мелиоративных систем. Проведены расчеты поливных и оросительных норм для- разных почв за 36 лет с последующей статистической обработкой для ряда областей Нечерноземной зоны РСФСР.
Эти расчеты выполнены воднобалансовым методом с учетом эпюр влажности почв, капиллярного подпитывания, вида и фаз развития растений, динамики водного питания.
10. Разработаны и внедряются в цроектных институтах системы Минводхоза СССР и Минэнерго СССР,(Гидропроект) "Рекомендации по расчету водного режима осушаемых грунтов "и Рекомендации по расчету параметров дренажа при осушении неоднородных грунтов" (одобрены НТС Минводхоза СССР 25 июня 1980 г. протокол № 342).
Методы расчета осадки торфяной залежи входят в "Руководство по проектированию осушительно-увлажнительных систем сельскохозяйственного назначения" ВТР-П-8-76.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. С целью эффективного проведения мелиорации болот, расчеты параметров гидромелиоративных систем (проводящей, регулирующей осушительной и оросительной сетей) и прогноз водного режима почв (грунтовых вод, влажности почв, норм и сроков поливов сельскохозяйственных культур) необходимо проводить по вариантам в многолетнем разрезе с учетом изменчивости водно-физических
и механических свойств почвогрунтов в пространстве ив процессе их осушения, а также динамики водного питания в режимах осушения и орошения. Это позволяет создавать водно-воздушный режим почв для получения проектных запрограммированных урожаев сельскохозяйственных культур. Выбор вариантов осушительной или осушительг но-увлажнительной системы, их параметров, режимов осушения и орошения необходимо проводить на основании технико-экономических расчетов.
2. Для увеличения объема необходимой исходной информации по пористости и механическим свойствам почвогрунтов при почвенно-мелиоративных изысканиях рекомендуется в качестве дополнительного метода применять статическое зондирование торфяников при помощи пенетрометров. При этом можно получать данные для описания неоднородности почвогрунтов по глубине и площади. Затем, для каждого вида торфяной залежи надо провести расчеты по консолидации торфяников по слоям, в том числе следует дать прогноз изменений их водно-физических и механических свойств в процессе осушения. В зоне каждого коллектора надо выделить
однородные залежи (со случайным распределением факторов) и зоны с наличием направленных изменений водно-физических свойств в пространстве.
При проектировании и проведении мелиорации болот также следует обращать внимание на неравномерность осадки торфяной залежи разной мощности, что может привести к деформации мелиоративной системы.
3. Строительство постоянной мелиоративной системы на болотах рекомендуется проводить лишь при степени консолидации торфяных залежей не менее 90$, что можно достичь предварительным осушением их каналами.
4. Для оптимального решения вопросов мелиорации болот рекомендуется шире использовать методы расчетов, разработанные и освещенные в диссертации:
4.1. Усовершенствованные методы и связи для определения и описания водно-физических и механических свойств торфяников по глубине.
4.2. Методы расчетов параметров регулирующей и проводящей сетей на болотах с учетом изменчивости водно-физических и механических свойств торфяных залежей в пространстве и в процессе осушения, а также динамики водного питания.
4.3. Методы, пакеты алгоритмов и программ для црогноза водного режима почв и расчета проектных программируемых урожайностей сельскохозяйственных культур.
В результате использования разработанных методов, алгоритмов-и программ для расчета различных мелиоративных факторов создана возможность проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем на болотах, обеспечивающих водно-воздушный и питательный режимы почв дая получения проектных программируемых урожаев сельскохозяйственных культур, обоснованных технико-эко-ношческими расчетами.
Предложения по дальнейшему направлению научно-
исследовательских работ по мелиорации _болот.__
В целях усиления научных исследований необходимо разработать:
- простые, достоверные и дешевые экспресс-методы определения водно-физических характеристик торфяников;
- более эффективные способы осушения болот с напорно-грунто-вым типом питания;
- вопросы гидромелиорации болот с учетом их температурного режима в условиях Сибири и Европейского Севера;
- методы и способы управления водно-воздушным и пищевым режимами почв на мелиорируемых болотах с применением ЭВМ и АСУ;
- эффективные методы и способы реконструкции гидромелиоративных систем на болотах;
- способы мелиорации верховых болотных массивов для сельскохозяйственного их использования;
- методы оптимизации гидромелиоративных систем на болотах.
Кроме того, необходимо расширить работы в области мелиоративной гидрологии на осушаемых болотах в малоизученных районах.
СПИСОК
опубликованных работ, отражающих основные положения диссертации
1. Глубокое осушение торфяной залежи. Ж. Торфяная промышленность, 1960, № I.
2. Об осушении торфяников редкими глубокими каналами. - Ж. Гидротехника и мелиорация , 1960, & 4.
3. Приближенный способ расчета осушительных каналов, заложенных в слоистых грунтах.// Труды ВНИИГиМ. т.ХНУ. 1960.
4. Влияние глубоких каналов на понижение 'Грунтовых вод// Труды ВНИИГиМ, т. ХХХУ. М., 1960.
5. Опыт осушения глубокими каналами// Научно-техническая информация. ВНИИГиМ, вып.6, 1959.
6. Эффективность глубокого осушения торфяников, используемых под сельскохозяйственные культуры// Мелиорация сельскохозяйственных и лесных угодий Северо-Запада СССР. Материалы конференции. Петрозаводск, 1961.
7. Прибор для определения водоотдачи грунтов// Информационное письмо № 592. ВНИИГП, 1962.
8. Осушение торфяной залежи трубчатым дренажем с механическим водоподъемом// Информационное письмо № 716, ВНИИТП, 1963.
9. Влияние испарения на понижение грунтовых вод в торфяной залежи// Исследование по физике торфа и перспективы их применения в народном хозяйстве. Калинин, 1964.
10. Осушение торфяных месторождений материальным дренажем// Использование торфа и торфяных месторождений в народном хозяйст+ ве СССР. Тезисы докладов 1-й научно-технической молодежной конференции. Недра, М., 1965.
11. Влияние уровня грунтовых вод на испарение из торфяной залежи// Исследование торфа и торфяных месторождений в народном хозяйстве СССР. Тезисы докладов 2-й научно-технической молодежной конференции. М.: Недра, 1965.
12. Гидротехнический расчет осушителей в торфяной залежи. -Торфяная промышленность, 1966, № I.
13. Насосная установка для осушения небольших торфяных массивов. - Торфяная промышленность, 1965, № 8.
14. Интенсивное осушение разрабатываемых торфяных залежей// Труда ВНИИТП вып. ХХУ, изд. М.: Недра, 1968.
15. Определенные величины оттаивания разрабатываемой торфяной залежи. - Торфяная цромышленноств, 1967, № 2.
16. Переносная насосная установка -Торфяная промышленность,
1967, I 5 (в соавторстве с Палехой М.М.).
17. Переносная насосная установка ПНУ-10//Информационное письмо № 830. ВНИИТП, 1967. (в соавторстве с Степаничевым В.Г.).
18. Комбинированные схемы осушения торфяных залежей с применением пластмассового дренажа// Информационное письмо № 810. ВНИИТП, 1967.
19. Норма осушения разрабатываемых торфяных залежей// Информационное письмо № 827. ВНИИТП, 1967.
20. Подготовка торфяных месторождений к эксплуатации// Торф в народном хозяйстве. Недра, 1968.
21. Осушение верховых торфяных залежей с применением дренажа// Научно-исследовательские работы ВНИИТП, вып. 28, Изд.Энергия,
1968. (в соавторстве с Богатовым B.C.). лс.
22. О предварительном осушении торфяных залежей верхового типа. - Торфяная промышленность 1969, № 7 (в соавторстве
с Степаничевым В.Г., Сперанским A.C., Орзулом A.A.).
23. Технология предварительного осушения торфяных залежей верхового типа//Информадионное письмо № 959. ВНИИТП, 1969
(в соавторстве с Степаничевым В.Г.).
24. Расчет режима грунтовых вод в зоне осушителей при переменном испарении по глубине в торфяной залежи// Материалы к конференции П Всесоюзного совещания по физике торфа. Калинин, 1969 г.
25. Прогнозирование изменений водно-физических и механических свойств торфяной залежи в процессе ее осушения// Там же.
26. Влияние физико-механического воздействия на торфяную заяажь// Там же (в соавторстве с Кочановсяим Ф.В,, Красновым Ю.В.
27. Изменение физико-механических свойств верховой, торфяной залежи в процессе предварительного осушения// Материалы конференции Всесоюзного совещания по физике торфа. Калинин, 1969
(в соавторстве с Степаничевым В.Г.).
28. Консолидация верховой залежи в процессе осушения//Труды ВНИИГиМ, т.52. Осушение. М., 1972.
29. Исследование модулей стока для расчета осушительной сети торфяных месторождений верхового типа— Торфяная промышленность, 1970, № 30.
30. Определение модулей стока для расчета осушительной сети торфяных месторождений верхового типа. - Торфяная промышленность, 1970, № II.
31. Прибор для определения физико-механических свойств торфяных грунтов (консолидограф). - Торфяная промышленность, 1971,
№ I (в соавторстве с Степаничевым В.Г.).
32. Технология и механизация предварительного осушения верховых торфяных залежей. - Торфяная промышленность, 1971,
№ I (в соавторстве с Степаничевым В.Г., Персиковым В.И.).
33. Исследования стока с полей добычи торфа. - Торфяная промышленность, 1972, № 7.
34. Компенсационный лизиметр для определения испарения из торфяной залежи// Информационное письмо ВНИИТП, № 1054, 1970.
35. Прибор для записи расхода воды из осушителей// Информационное письмо № 1082, 1970.
36. Пробоотборник новой конструкции// Информационный листок Калининского центра НТИ и П 1972, № II.
37. Малогабаритный центробежный насос// Информационный листок КЦНТиЦ № 105/287, 1970 г.
38. Прогнозирование водно-физических свойств торфяной залежи в процессе осушения// Тезисы докладов Научно-технического совещания по вопросага интенсификации, осушения залежи верхового типа. Пос. Радченко Калинин.обл., 1973.
39. Расчет максимального стока с осушаемого торфяного массива// Эксцресс-информация, серия 2, выпуск 4. М.: Минводхоз СССР, 1972.
40. Прогнозирование водно-физических свойств торфяной залежи в процессе осушения. - Торфяная промышленность, 1973, й 9.
41. Метод расчета динамики грунтовых вод при осушении почво-грунтов// Новые методы расчета режима осушения земель и усовершенствование конструкции осушительных систем. М.: ВНИИГиМ, 1972.
42. Консолидация торфяной залежи под влиянием осушения// Труды ВНИИГиМ, т.52, Осушение, М.: 1972.
43. Строительство осушительных каналов на.торфяных залежах// Строительство на торфяных грунтах. Калинин, 1972.
44. Расчет консолидации верховых залежей в процессе осушения^ Строительство на торфяных грунтах. Калинин, 1972.
45. Метод расчета устойчивости осушителей, заложенных в торфяную залежь с учетом гидродинамического давления// Строительство на торфяных грунтах. Калинин, 1972.
46. Расчет осадки и прогноз изменений водно-физических и механических свойств торфяных грунтов при осушении/ Экспресс-информация ЦБНТИ, сер.2, вып.8. Осушение и осушительные системы, М.: 1973.
47. Применение дренажа из пористых керамзитобетонных труб// Экспресс-информация ЦБНТИ, сер.2, вып. 10. Осушение и осушительные системы, М., (в соавторстве с Масловым Б.С., Кормышем Е.И.).
48. Определение и прогнозирование деформации торфяников и изменений водно-физических свойств в процессе их осушения// Проспект ВДНХ СССР. М., 1975.
49. Метод расчета поверхностного стока с осушаемых болот// Современные проблемы мелиорации и пути их решения. Сб.научных трудов ВНИИГиМ, вып. 2. М.: 1974.
50. Методика расчета; деформаций и изменений водно-физических
и механических свойств торфяных почвогрунтов// В помощь проектировщику. Мосгипроводхоз, 1975.
51. Рекомендации по определению водно-физических и механических свойств торфов по- эмпирическим связям// В помощь проектировщику . Мо сгипроводхо з, 1976.
52. Эмпирические связи для оцределения водно-физических свойств торфов// Экспресс-информация, сер.2, вып. 7. Осушение и осушительные мелиорации, М., 1977.
53. Фильтрационные свойства керамзитобетона для дренажных конструкций// Экспресс-информация, сер.2, вып.10. Осушение
и осушительные системы. М., 1977 (в соавторстве с Кормышем Е.И., Горбулевым А.О., Курбановым М.Н.).
54. Метод статистического зондирования для определения водно-физических и механических свойств почвогрунтов// Материалы третьего межведомственного совещания по вопросам прогнозирования гидрогеологических инженерно-геологических и почвенно-мелиоративных условий,вып. 3. М., 1977.
55. Расчет водного режима осушаемых почв. - Гидротехника и мелиорация, 1978, № 9.
56. Учет неоднородности почвогрунтов по глубине при расчете их водного, режима// Мелиорация земель Нечерноземной зоны РСФСР. М., ВНИИГиМ, 1979.
57." Расчет собирателей - Гидротехника и мелиорация, 1980, № 3.
58. Расчет водного режима осушаемых двухслойных грунтов// Вопросу осушения земель гумидной зоны РСФСР. М.: ВНИИГиМ, 1981. 48
59. Учет неоднородности почвогрунгсв в пространстве при исследованиях водного режима при их мелиорации// Труда ВАСХНИД. М., 1983.
60. Метод расчета цроектной урожайности' сельскохозяйственных культур// Труда Союзводпроекта. М., 1983.
61. Рекомендации по расчету параметров дренажа при осушении неоднородных грунтов// Минводхоз СССР. М., 1982.
62. Рекомендации по расчету водного реглма осушаемых грунтов// Минводхоз СССР. М., 1983.
63. Деформация осушительной системы// Осушение земель в гу-мидной зоне СССР. М.: ВНИИГиМ, 1983.
64. Прогнозирование водного режима мелиорируемых земель и урожайности сельскохозяйственных культур. Материалы совещания. "Повышение надежности и эффективности действия осушительных систем в экстремальных условиях" (г.Хоби, Грузинской ССР,
4-6 октября 1984 г.// ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1984.
65. Корреляционный метод расчета оросительных норм мелиорируемых почв и сроков полива сельскохозяйственных культур. Проспект ВДНХ СССР// М.: ВНИИГиМ, 1985.
66. Методы и способы осушения выработанных торфяников// Рациональное использование торфяных почв и площадей выработанных торфяных месторождений в народном хозяйстве. М.: ВНИИГиМ, 1985.
67. Расчет режимов орошения сельскохозяйственных культур. Я. Достижения науки и техники. АПК. й!2 рекабрь 1988 г.
Технический редактор В.Кракова
Подп.к печ.15.06.89. Л-19717.Формат 60x84/1 б.Бумага тип.№2. Печать офсетная. Объем 3 усл.печ.л., 2 уч.-иадл. Тираж 100. Заказ 013. Бесплатно,
127550, Москва, Б.Академическая, 44, ВНИИГиМ им. А. Н. Костикова Ротапршгг ВНИИГиМ,,141800, Дмктров.Моск.обл., 2-я Левонабережнаа,12.
-
Митин, Валерий Федорович
-
доктора технических наук
-
Москва, 1989
-
ВАК 06.01.02
- Методы мелиорации длительно-сезонно-мерзлотных почв болотных систем Западной Сибири
- Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья
- МЕТОДЫ МЕЛИОРАЦИИ ДЛИТЕЛЬНО-МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ БОЛОТНЫХ СИСТЕМ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
- Методы мелиорации длительно-мерзлотных почв болотных систем Западной Сибири
- Влияние норм удобрений и увлажнения на продуктивность злаковых осушаемых пастбищ в центральном районе Нечерноземной зоны РСФСР
