3. Методы и способы осушения избыточно увлажненных земель. Состав и характеристика осушительных систем.

Под требованиями сельскохозяйственных культур к водному ре­жиму осушаемых земель понимают количественную зависимость урожайности от совокупности основных показателей водного ре­жима: глубины залегания уровня грунтовых вод, влажности почвы, продолжительности затопления почвы и подтопления ее верхних слоев в различные периоды вегетации.

Осушительно-увлажнительные и осушительные системы при их эксплуатации должны обеспечить требования сельскохозяйственных культур прежде всего к водному режиму.

Водный режим - основной фактор, существенно влияющий на формирование воздушного, теплового и питательного режи­мов осушаемых земель.

Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных куль­тур и сохранения почвенного плодородия необходимо поддержи­вать мелиоративные режимы осушаемых земель в оптимальных пределах.

Оптимальную влажность почвы, при которой получают наибо­лее высокие урожаи сельскохозяйственных культур, устанавлива­ют опытным путем для конкретных условий или пользуются рекомендациями научно-исследовательских институтов.

Верхний предел оптимальной влажности определяется ниж­ним пределом аэрации почвы. Для многолетних трав объем воз­духа в верхнем корнеобитаемом слое почвы должен составлять не менее 15...20 % ее пористости, зерновых культур — 20...30, для корнеплодов, картофеля и овощных культур — не мене 30...40 %.

Нижним пределом оптимальной влажности почвы является влажность разрыва капиллярной связи (ВРК), при которой по­движность влаги в почве резко уменьшается,

Оптимальная влажность почвы находится в пределам (в долях от полной влагосмкости - ПВ): для зерновых культур 0,50...0,75.. для овощей, картофеля и корнеплодов 0,5-.0,8, для трав 0,65-0,85. С учетом этого для большинства сельскохозяйствен­ных культур оптимальная влажность почвы (и долях от наименьшей влагоемкости - НВ) должна находиться в пределах 0,8НВ. Для каждого региона в зависимости от типа почвы (торфяные, минеральные) разработаны конкретные рекомендации.

Влажность почвы (в пределах высоты капиллярного поднятия) и урожайность культуры тесно связана с глубиной залегания уровня грунтовых вод.

На уровне грунтовых вод она равна полной влагоемкости и уменьшается по мере удаления от него. Влажность верхнего слоя почвы (0...40 см) зависит от глубины залегания уровня грунтовых вод и соотношения суммарного испарения и атмосферных осад­ков. Влажность почвы в зависимости от указанных факторов можно вычислить по многочисленным методикам или программам.

Глубину залегания уровня грунтовых вод, соответствующую оптимальной влажности верхнего корнеобитаемого слоя почвы на осушаемых землях, называют нормой осушения. Она изменяется во времени и зависит от климатических, погодных, почвенных, гидрогеологических и хозяйственных условий. Принимают ее в соответствии с требованиями СНиПа.

В предпосевной период норма осушения должна обеспечить проходимость сельскохозяйственных машин и механизмов и составляет 0,4...0,6 м (меньшие значения для песчаных и супесчаных почв, большие для связных минеральных почв и торфяни­ков).

В вегетационный период ее значение примерно равно глубине распространения основной массы корневой системы растений плюс высота эффективного капиллярного подъема влаги в почве, в первый месяц вегетации она должна обеспечить благоприят­ные условия для прорастания семян и развития молодых расте­ний и составляет, м: для сенокосов 0,4..0,6., для пастбищ 0,7...0,9, для полевых, кормовых и овощных севооборотов 0,9...1,1. В последующий период вегетации по мере роста и развития корневой системы растений норму осушения увеличивают

Важным параметром при регулировании водного режима является величина продолжительности весеннего затопления и продолжительность отвода избыточной влаги с поверхности почвы.

Водный режим на осушительно-увлажнительных системах регулируют различными способами. Если за какой-либо период суммарное поступление влаги на осушаемые земли больше водопотребления сельскохозяйствен­ных культур, то необходимо осушение. И наоборот, если водопотребление больше поступления влаги, то требуется увлажнение осушенных земель.

Во влажные периоды земли осушают следующими способами:

• ускорением поверхностного и внутрипочвенного стоков;

• по­нижением уровня грунтовых вод; ограждением от поступления делювиальных, грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора;

• защитой земель от затопления водами рек, озер, водохранилищ или регулированием затопления, защитой земель от подтопления водами рек, озер, водохранилищ.

В сухие периоды земли увлажняют подпочвенным способом (повышают уровень грунтовых вод), дождеванием, поверхност­ным самотечным способом.

Ускорение поверхностного и внутрипочвенного стоков применяют при атмосферном типе водного питания с помощью откры­тых или закрытых собирателей. Открытые собиратели — это небольшие каналы тра­пецеидальной формы, расположенные через 60...300 м поперек склона местности, глубиной 0,8...1,2 м, длиной 0,6-1,2 км. Ми­нимальный уклон дна собирателя 0,0005, заложение откосов 1...1,5. Параметры поперечного сечения собирателя должны обеспечить устойчивость его русла в процессе эксплуатации. Их выбирают в зависимости от типа почвы и нижезалегающего грунта. Расстояние между открытыми собирателями рассчитыва­ют, и зависит оно в основном от уклона осушаемой поверхности и интенсивности осадков.

Закрытый собиратель представляет собой дренажную трубу диаметром 50...75 мм с фильтрующей засыпкой над ней, расположенную поперек склона местности на глубине 0,8...1 м. Длина закрытых собирателей 150...200 м, расстояние между ними 12...60 м, минимальный уклон 0,003. Фильтрующая легководопроницаемая засыпка способствует ускорению движе­ния поверхностной и внутрипочвенной воды к дренажной трубе. Расстояние между закрытыми собирателями, их диаметр и длину рассчитывают, исходя из интенсивности атмосферных осадков, уклонов поверхности и допустимого времени отвода поверхностного стока.

В зависимости от размеров и рельефа осваиваемых площадей применяют схемы сплошного или выборочного осушения. Схемы сплошного осушения с закрытыми собирателями предна­значены для больших полей с ровным рельефом, выборочного - небольших заболоченных участков со сложным рельефом.

Для быстрого удаления избыточной поверхностной воды из локальных замкнутых понижений используют поглощающие ко­лодцы.

Закрытые собиратели используют преимущественно при осу­шении пашни: при возделывании полевых, овощных и кормовых культур, на пастбищах, а также для осушения ягодников и садов.

Эффективность регулирования водного режима при осушении закрытыми собирателями повышают проведением специальных агромелиоративных мероприятий, ускоряющих поверхностный сток и улучшающих водно-физические свойства почвы.

На ровных полях узкорядного посева со слабоводопроницае­мыми почвами и выраженным общим уклоном для ускорения отвода избыточной влаги выполняют узкозагонную вспашку плу­гом. Ширина загона 12...20 м. Разъемные борозды служат пер­вичными элементами осушительной регулирующей сети. После окончания пахоты в поперечном направлении через 80...140 м под углом 54...60° прокладывают поперечные борозды, которые выводят в постоянную осушительную сеть.

При малых уклонах осушаемого участка поверхностный сток ускоряют с помощью периодической планировки, а в отдельных случаях — профилированием поверхнос­ти почвы. Планировка — эффективное мероприятие при осу­шении тяжелых минеральных земель.

Одно из наиболее эффективных мероприятий при осушении тяжелых почв - кротование. Его выполняют как самостоя­тельную операцию с помощью кротовых орудий или чаще всего одновременно со вспашкой кротовыми приспособлениями, смонтированными на плуге.

Кроме вышеперечисленных агромелиоративных мероприятий применяют также гребневание, выборочное бороздование, крото­вый дренаж, срезку грунта вдоль каналов.

Понижение уровня грунтовых вод используют при грунтовом и грунтово-напорном типах водного питания (бассейн грунтовых вод, приток грунтовых вод со стороны, грунтово-напорные воды) с помощью открытых осушителей, закрытого горизонтального или вертикального дренажа.

Открытые осушители представляют собой небольшие каналы расположенные поперек потока грунтовых вод. Их применяют на сенокосах и пастбищах.

Закрытый горизонтальный дренаж представ­ляет собой систему дрен, расположенных на глубине 1.,.1,5 м. Применяют его при осушении земель под полевые и овощекормовые севообороты, пастбища, сады и ягодники. Обеспечение эффективной работы осушительной системы.