4. Системные планы регулирования водного режима в весенний и летний и периоды. Обеспечение эффективной работы осушительно-увлажнительной системы.

Осушительно-увлажнительные системы осуществляют двойное регулирование режима влажности. При осушении крупных массивов с достаточно ровным релье­фом устраивают систематический дренаж, в котором закрытые дрены (в осушительно-увлажнительных системах — дрены-увлаж­нители) располагают параллельно друг другу равномерно по всей осушаемой площади.

На территории со значительными уклонами (более 0,005) при­меняют поперечную схему дренажа для перехвата грунтового потока. Дрены располагают под острым углом к горизонталям местности. Длина их 200...250 м, диаметр 50...75 мм.

При небольших уклонах осушаемой поверхности (менее 0,005) дрены размещают по продольной схеме - в направлении уклона, используя естественный уклон местности для самотечного отвода избыточной воды. Диаметр дрен в этой схеме 75 мм, длина дрен 50...200 м (меньшие значения соответствуют меньшим уклонам). Расстояние между дренами (10... 50 м) рассчитывают в зависи­мости от фильтрационных свойств грунта и интенсивности инфильтрационного питания.

При сложном рельефе местности прокладывают выборочный дренаж. Дрены здесь прокладывают по наиболее низким отмет­кам местности в соответствии с расположением и конфигура­цией локальных участков осушения. При грунтово-напорном водном питании минимальная глуби­на заложения дрен должна быть 1,5...1,8 м.

Вертикальный дренаж применяют при грунтовом и грунтово-напорном водном питании, а также на землях, постоянно подтапливаемых со стороны водоемов и водотоков (на польдерах). Он состоит из дренажных скважин, проводящей и оградительной сетей, и его разделяют на систематический, выбо­рочный и комбинированный. Вертикальный дренаж целесооб­разно устраивать при толще водонасыщенных песков не менее 20...25 м и коэффициенте фильтрации 15...20 м/сут и более, т. е. при проводимости дренируемой толщи не менее 300...500 м/сут. При наличии гидравлической связи с нижележащими водонос­ными горизонтами вертикальный дренаж можно применять при меньшей мощности верхнего водоносного горизонта— 15...20 м.

Ограждение от поступления делювиальных, грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора осуществляют с помощью огради­тельной сети нагорных и ловчих каналов.

Нагорные каналы применяют при намывном делюви­альном типе водного питания. Их располагают, как правило, по верхней границе осушаемых земель (на верхней части склона). При прохождении трассы нагорного канала через пашню или пастбище вместо открытого канала устраивают закрытый собира­тель.

Ловчие каналы (или дрены) применяют для перехвата и понижения уровня грунтовых и грунтово-напорных вод, посту­пающих с водосбора. Прокладывают их в зоне выклинивания (в виде родников), а при грунтово-напорном типе водного пита­ния — вдоль линии наибольших пьезометрических напоров. Ловчий канал должен быть заглублен в под­стилающие хорошо водопроницаемые водоносные грунты не менее чем на 0,5 м.

Защиту земель от затопления водами рек, озер, водохранилищ или регулирование затопления проводят при намывном аллювиальном типе водного питания, улучшая состояние русла реки или обваловывая осушаемую территорию. Для этого устраивают затопляемые или незатопляемые дамбы, которые превращают эти территории в польдерные системы .

Защиту земель от подтопления водами рек, озер, водохранилищ и др. при грунтовом типе водного питания осуществляют стро­ительством берегового дренажа. При необходимости возможно Устройство систематического закрытого дренажа.

Подпочвенное увлажнение применяют при грунтовом типе водного питания на легководопроницаемых грунтах значительной мощности. Подпочвенное увлажнение разделяют на предупредительное и увлажнительное.

Предупредительное увлажнение, или шлюзова­ние каналов-осушителей, заключается в заблаговременном пере­крытии осушительной сети щитами шлюзов с целью максималь­ной аккумуляции грунтовых вод и атмосферных осадков на осу­шаемой территории. Шлюзы закрывают весной сразу после окончания посева сельскохозяйственных культур, а открывают только в периоды выпадения интенсивных дождей и в конце вегетации. Однако как самостоятельный вид увлажнения он малоэффективен. Предупредительное шлюзование применяют на массивах с ограниченной водообеспеченностью, при отсутствии источников орошения и на польдерных системах.

Увлажнение, или шлюзование с искусственной подачей поды в осушительную сеть, приме­няют при наличии источника орошения, имеющего необхо­димое количество воды. Регулирующая осушительная сеть здесь работает не только в режиме осушения, но и в режиме увлажнения.

Дождевание используют на местности со слабопроницаемыми почвами и грунтами. При дождевании оперативно регулируется водно-воздушный режим в корнеобитаемом слое, повышается влажность в приземном слое воздуха, снижается его температура. Предпочтение отдают подвижной дождевальной технике: по­лосовым шланговым дождевателям, «Волжанке», ДДА-100МА, ДДН-100 (ДДН-70).

Увлажнение дождеванием применяют на овощных и кормо­вых культурах, в садах, на культурных пастбищах.

Поверхностное самотечное увлажнение проводят в основном весенними паводковыми водами. Оно обеспечивает увлажнение и обогащение почвы кислородом и питательными веществами, поступающими с водосбора вместе с паводковыми водами, повы­шает их температуру.

Продолжительность затопления распаханной площади в боль­шинстве случаев составляет 6...10 сут, луговых трав - 10...60 сут.

При эксплуатации осушительных и осушительно-увлажнительных систем выполняются следую­щие работы:

• подготовка систем к весеннему паводку и пропуск его;

• систематическая очистка русл и берм каналов от посторон­них предметов, завалов и растительности;

• ремонт поврежденных участков каналов;

• очистка от наносов отверстий мостов, труб-переездов и смотровых колодцев;

• ремонт сооружений на откры­той и закрытой сети;

• систематическая промывка закрытых дренажных линий;

• проведение поливов и обслуживание оросительной сети;

• ремонт дорог, дамб;

• проведение агроме­лиоративных мероприятий и т. д.

Наиболее трудоемкими работами при эксплуатации осушитель­ных систем являются окашивания каналов, проводимые ежегодно, а также очистка каналов от наносов при текущих ремонтах, проводимых один раз в два-три года. Там, где невозможно применять механизмы, работы по уходу за осушительной сетью выполняются вручную.

Основные особенности проведения эксплуатационных работ на осушительных и осушительно-увлажнительных системах, которые необходимо учитывать при их планировании и организации, следующие:

1. Ряд эксплуатационных работ, таких, как удаление нежела­тельной растительности со дна и откосов каналов, откосов дамб, пропуск паводков, проведение агромелиоративных мероприятий и т. п., должен проводиться в строго ограниченные сроки, связан­ные с их сезонностью, а также с проведением сельскохозяйственных работ. Поэтому необходимо тщательно планировать сроки проведения работ, увязав их календарный график со всеми факторами (сезонность, график сельскохозяйственных работ и др.).

2. Применяемые на осушительных системах каналы разнооб­разны по глубине и другим параметрам, их удельное протяжение зависит от способов осушения и других факторов и ко­леблется в пределах 20—40 м на гектар при осушении закрытым дренажем и 100—200 м при осушении открытой сетью каналов. Иногда каналы имеют крепление в виде железобетонных лотков, плит или стенок различных конструкций в нижней части русла. Часть каналов имеет постоянный ток воды. С учетом этих особенностей при организации производства работ и подборе механизмов (каналоочистителей, косилок) необхо­димо согласовывать их технические характеристики, учитывая при этом их удельную протяженность и наличие воды. При наличии крепления каналов в виде стенок на подошве откосов и одерновки нижней части откоса принять меры по их сохранности при очистке от наносов; предусмотреть выполнение работ вручную в тех ме­стах, где их невозможно механизировать, например нижней части откосов глубоких каналов и сооружений, очистку от наносов желе­зобетонных лотков на дне канала и др.

3. При текущих ремонтах непременным условием является то, что при очистке от наносов не должны затрагиваться устоявшиеся (одернованные) откосы канала.

Воду для дополнительной подачи на польдерный массив берут из водохранилищ или соседних рек. На польдерных осушительно-увлажнительных системах вод­ный режим регулируют в основном путем нормированной откач­ки осушительными насосными станциями избыточных вод и увлажнения польдерных земель подпочвенным способом.

Уровни воды в каналах польдерных систем не зависят от уровней воды в водоприемнике. Для уменьшения высоты пере­качки воды на польдерах устраивают неглубокие, но широкие и сравнительно короткие осушительные каналы с минимально до­пустимыми уклонами. Чтобы не происходило разрушения отко­сов каналов при частом понижении уровня воды в них (при откачках), скорость понижения уровня воды не должна превы­шать в каналах проходящих:

• в пылеватых песках, 10...20 см/сут,

• в среднезернистых песках 60...70 см/сут.

Для уменьшения максимальных расходов воды, перекачивае­мой осушительной насосной станцией, рядом с ней устраивают неглубокий аккумулирующий бассейн (аванкамеру).

Объем откачиваемой с польдера избыточной воды опре­деляют из уравнения водного баланса

Wотк = Wос +Wпов + Wгр + Wф - Wисп - Wсам,

где Wос. - атмосферные осадки, м3; Wпов — поверхностные воды, поступающие с водосбора, м3; Wгр — грунтовые воды, дренируемые дренажно-коллекторной сетью, м3; Wф— фильтрационные воды, поступающие из рек и водохранилищ, м ; Wисп — суммарное испарение (водопотребление), м3 ; Wсам — вода, отводимая с польдера самотеком, м3.

Объемы откачиваемой воды зависят от типа польдера и взаимосвязаны с модулем откачки.

Основные типы польдеров - незатопляемые (зимние) и затопляемые (летние). Последние разделяются на польдеры низкого и высокого уровней. Польдеры низкого уровня располагаются в дельтовой части поймы. Отметки их поверхности превышают меженный уровень воды в водоприемниках не более чем на 1 м,

Польдеры высокого уровня расположены выше по течению реки. Отметки их поверхности превышают меженный уровень воды в водоприемниках на 1...3 м. Поэтому на них или на их части в отдельные периоды года проводят самотечный сброс избыточных вод.

Управление работой насосных станций на польдерных системах. Режимом работы насосных станций управляют по заданным уровням в аванкамере или по заданным уровням грунтовых вод. В обоих случаях основной критерий режима — необходимая норма осушения.

При управлении режимом по уровням воды в аванкамере устанавливают эксплуатационные (расчетные) уровни по отдель­ным периодам в зависимости от нормы осушения. Для каждого периода определяют два эксплуатационных уровня: верхний, обеспечивающий необходимую норму осушения, и нижний — рациональный режим работы насосов. Разность этих уровней представляет собой высоту призмы сработки воды в аванкамере насосной станции. При верхнем уровне откачки включают насос наименьшей подачи. Если при этом уровень воды в канале не снижается, а, наоборот, поднимается, включают второй и после­дующие насосы. Наименьшая продолжительность цикла работы при ручном управлении насосной станции 6...12 ч. Строгое со­блюдение режима работы насосной станции по эксплуатацион­ным уровням возможно только при автоматическом управлении работой насосных агрегатов. В качестве первичных элементов, фиксирующих эксплуатационные уровни воды, применяют электродные или поплавковые датчики. Их устанавливают в металлических трубах диаметром примерно 250 мм. Полости труб имеют прямое сообщение с водой в аванкамере через нижний торец или перфорацию нижней части.

При работе польдерных осушительно-увлажнительных систем в режиме увлажнения эксплуатационные уровни устанавливают для условий подачи воды. При управлении режимом работы насосных станций по за­данным уровням грунтовых вод применяют датчики уровня грун­товых вод и датчики уровня воды в аванкамере. Датчики уровня грунтовых вод фиксируют его оптимальное положение в зависи­мости от фазы развития растений. Датчики уровня воды в аван­камере предназначены для согласования режимов откачки и по­дачи воды с притоком воды в регулирующий бассейн и инерт­ностью динамики грунтовых вод.