6.2.2.Осушение открытыми каналами

Открытый дренаж или осушение открытыми каналами является наиболее простым и дешевым способом осушения болотных и избыточно увлажненных территорий. В зависимости от назначения эти каналы бывают осушительными (служат для понижения уровня грунтовых вод) и собирательными (для ускорения поверхностного стока).

Расположение осушительных каналов на осушаемой территории зависит от почвенных, топографических условий, планируемого использования осушенных земель (огороды, сады, пашня и др.).

Осушительные каналы обычно нарезают под острым углом к горизонтали местности, а при грунтовом питании болот – под острым и ли прямым углом к направлению грунтового потока. Глубина заложения мелких открытых канав (как и расстояние между канавами), определяется требуемыми нормами осушения для тех или иных сельскохозяйственных культур. Глубина заложения канав на осушаемых лугах и пастбищах составляет 0,8–1,0 м, на полях – 1,0 –1,2 м, в садах – 1,2 м. Расстояния между каналами при осушении болот в условиях нечерноземной зоны России приведены в таблице 9.

Таблица 9

Рекомендуемые расстояния между открытыми каналами при осушении болот (м)

Глубина канала, м	Норма осушения, м
	0.3	0.4	0.5
1.0 0.9 0.8 0.7	425 110 100 90	110 100 90 75	100 90 75 60

В России имеется большой опыт осушения пойменных болот и заболоченных земель также одиночными каналами, проходимыми на большую глубину (более 1,5–2,0 м). Такая канава обеспечивает распространение осушительного действия в сторону от нее на 500-2000 м и позволяет осушить площадь территории без дополнительного привлечения мелкой систематической сети.

Помимо постоянных открытых канав, при дренаже избыточно увлажненных территорий привлекаются также временные канавы или борозды. Они проходятся специальными канавокопателями поперек склона с уклоном порядка 0.001 и периодически ликвидируются (закапываются) - на период посадки растений или уборки урожая.

Недостатки открытого дренажа заключаются в том, что они мешают нормальной работе сельскохозяйственных машин, занимают полезные сельскохозяйственные площади, быстро выходят их строя - как результат их засорения, заиливания, зарастания и т.д.

В связи с этим в практике сельского хозяйства такие дренажные устройства стараются привлекать лишь при необходимости на полях небольших размеров. На крупных полях открытые траншеи используются, в основном, для сбора воды осушительными системами закрытого типа.

6.2.3 Осушение закрытым дренажем

Закрытые дрены представляют собой устройства, проходимые каналокопателем или многоковшовым экскаватором в виде наклонных траншей, на дно которых укладывается трубы с водоотводящими отверстиями или фильтрующий материал. После укладки такого материала траншея засыпается. Закрытый дренаж применяется для осушения болот и избыточно увлажненных земель главным образом при грунтовом и грунтово-напорном водном питании. Подобный дренаж создает хорошие условия для широкой механизации работ, он долговечен, срок его службы 50-70 лет и более [10].

Дрены для понижения и отвода почвенно-грунтовых вод делятся на трубчатые дрены и дрены с заполнением их пористым водопроводящим материалом (щебень, камень, хворост, жерди).

Трубчатый дренаж, изготовляемый из гончарных или пластмассовых труб, получил наибольшее распространение в России и за рубежом.

Гончарный дренаж изготовляется из глиняных труб с внутренним диаметром 50, 75, 100, 125, 175, 200 и 250 мм; длина каждой трубы 333 мм. Для осушительных дрен применяют трубы малых диаметров 50 и 75 мм, а для коллекторской сети – трубы больших диаметров.

Для укладки дрен первоначально проходится траншея глубиной, равной глубине закладки дренажа. Дну траншеи придается уклон не менее 0,002 и не более 0,01. Трубы укладывают впритык с зазором 1–2 мм; через эти зазоры в осушительную дрену поступает вода. Зазоры между трубами обкладываются фильтрующим материалом, мхом, гравием и др. Уклон дрен должен быть таковым, чтобы максимальная скорость воды в них была не более 1 м/с, так при больших скоростях течения воды возможен размыв грунта в стыках дрен.

Пластмассовый дренаж изготовляется из поливинилхлорида или полиэтилена. Диаметр труб составляет 4 см, длина их – 3–6 м. Водоприемные отверстия выполнены в виде щелей длиной 25–30 мм шириной 0,4–0,6 мм. На одном конце трубы делают коническое расширение для стыковки отдельных звеньев. Трубы укладывают в траншею и засыпают вынутым грунтом.

Недостатком пластмассового дренажа является: относительно высокая стоимость материала, хрупкость труб при низких температурах и склонность их к химическому заилению. Такой дренаж укладывают обычно на глубину 0,8–1,1 м. Расстояние между осушительными дренами назначают в зависимости от водно-физических свойств почв осушаемой территории и оно может изменяться от 10 до 60 м.

При дефиците необходимого материала для осушения избыточно увлажненных территорий привлекается деревянный (жердяной, фашинный) и каменный дренаж. Такие дренажи весьма просты в изготовлении, но обладают большими гидравлическими сопротивлениями. Последнее обстоятельство требует проходки их с большими уклонами (сотые и тысячные доли единиц), что, в свою очередь, приводит к большому объему земляных работ.

В практике осушения сельскохозяйственных территорий, помимо трубчатых дрен, широкое распространение получили кротовый и щелевой дренаж.

Кротовый и щелевой дренаж применяют при осушении болотных и тяжелых глинистых избыточно увлажненных почв, чаще всего в сочетании с гончарным, полиэтиленовым дренажем или открытыми канавами. Его прокладывают специальными машинами, образующими на нужной глубине от поверхности подземные полости, напоминающие кротовые ходы, поэтому дренаж и получил название «кротовый дренаж».

Кротовая дрена представляет собой отверстие круглой формы, которое образуется после протаскивания через почву трактором специального «кротового плуга». При проходке дрены в почве образуется круглое отверстие диаметром от 8–10 см до 15–20 см. Глубина заложения дрены составляет 40–70 см. Расстояние между дренами на минеральных почвах обычно равна 2–10 м, на торфах – 5–20 м. Длину кротовой дрены принимают равной 50–150 м. Такая дрена весьма эффективна для осушения глинистых пород, так как плуг, прорезая почву, уплотняет ее вокруг образующегося отверстия, что гарантирует функционирование дрены длительное время (до 5 лет). Иногда воду из кротовых дрен не удаляют (дрена проходится без уклона) с целью создание своеобразного регулятора воды. Так, глинистые породы характеризуются большой высотой капиллярного поднятия, в сухое время года вода поднимается к корневой системе растений, обеспечивая нормальный водно-солевой режим.

Щелевая дрена аналогична кротовой и образуется путем прорезки почвы дисковой фрезой диаметром около 2 м (вместо кротового плуга).

Вертикальный дренаж скважинами применяется сравнительно редко и в тех случаях, когда водоносный горизонт, воды которого обуславливают избыточное увлажнение территории, залегает на глубине более 4 м и проходка горизонтальных дрен оказывается неэффективной.

Для равномерного снижения уровней подземных вод скважины располагаются по сетке. Откачка воды из скважин осуществляется либо насосами, соединенными с водоводами, либо вакуумными трубопроводами, засасывающими воду в специальный водосборник. Из водосборника вода мощным насосом отводится за пределы территории.

Гидродинамические расчеты дренажа избыточно увлажненных земель аналогичны расчетам дренажа городских и промышленных территорий и сводятся к обоснованию глубины заложения и выбору расстояния между дренами при заданной норме осушения.