книги из ГПНТБ / Ахмедов, Х. А. Осушительные мелиорации учебник для гидромелиоративных факультетов технических и сельскохозяйственных вузов

D —сток воды по дренам, л л/га .

Границы балансового участка устанавливают, исходя из следующих положений:

1) границы балансового участка в плане назначают, исходя из удобства и простоты определения составляющих уравнения водного баланса;

2) по вертикали верхней границей балансового участка принимают поверхность земли, а нижней — условную плоскость, удаленную от поверхности земли на 4 м.

Дренажный сток D представляется также в виде функции

где hdp — принятая глубина дрены, равная разности отметок поверхности земли и уровня воды в дрене;

hcped — средняя глубина залегания грунтовых вод за рас­ сматриваемый отрезок времени;

Рис. 49. Различное положение напора грунтовых вод.

где hH— глубина залегания уровня грунтовых вод в начале расчетного периода;

hK— глубина залегания уровня грунтовых вод в конце расчетного периода (рис. 49).

А — коэффициент, учитывающий параметры дренажа.

130

Величина испарения и транспирации И зависит от глубины грунтовых вод he и температурных условий t, т. е. можно записать:

Я = /(А в) t).

Зная положение водоупорного слоя, расчетную величину коэффициента фильтрации, глубину заложения дрен, расстоя­ ния между ними и уровень грунтовых вод на поле, можно

дренами. По графику определяют глубину заложения дренажа и его удельную протяженность для всех характерных участ­ ков массива, проектируют расположение дрен в плане и про­

При а = 30 суткам можно написать

В заключение следует отметить, что каждый из описанных методов проектирования горизонтального дренажа имеет свои достоинства и недостатки.

Метод расчета дренажа по интенсивности сработки уровня грунтовых вод после промывок довольно убедителен, в этом методе учитываются все основные факторы, от которых за­ висят параметры дренажа. Положительной стороной данного метода является научно обоснованное определение промывной нормы, притока воды к дрене и дренажного модуля в зави­ симости от природных и хозяйственных факторов, а также установление величины и сроков понижения уровня к крити­ ческому периоду.

К недостаткам этого метода относятся: а) необходимость контроля работы дренажа в вегетационный период, так как может оказаться, что именно он будет критическим; б) гро­ моздкость расчетов; в) завышенная густота вследствие допу­ щения, что дренаж в период промывок как бы не работает.

132

Метод, предложенный С. Ф. Аверьяновым, более гибок, гак как учитывает большее число факторов. Для облегчения расчетов даются графики и рассмотрены случаи работы вре­ менного дренажа, вводимого для ускорения снижения уровня грунтовых вод. Подробно рассмотрены самые разнообразные случаи определения расстояния между дренами в зависимости от многих факторов, влияющих на расчет.

Рис. 50. График для расчета горизонтального дренажа (по Л. П. Вавилову).

Использование графиков для определения параметров го­ ризонтального дренажа на основе уравнения (5.37) общего водного баланса (по А. П. Вавилову) отличается комплекс­ ностью решения и меньшим числом вычислений по сравнению с аналитическим (табличным) методом. За последние годы метод этот получил большое распространение в Средней Азии и на юге Казахстана благодаря детально разработанной мето­

дике.

К недостаткам этого метода можно отнести отсутствие анализа рассоляющего действия дренажа; трудность установле-

133

величины И в зависимости от состава культур и глубины за­ легания грунтовых вод.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.В чем заключается метод расчета дренажа по интенсивности (ско­ рости) сработки уровня грунтовых вод (по А. Н. Костикову)?

2.Как производится расчет проектных режимов грунтовых вод на фо­ не дренажа?

3.Как производят расчет при неустановившемся режиме работы дре­

нажа, (по С. Ф. Аверьянову)?

4.Расскажите о графическом расчете дрен по их непрерывному дейст­ вию в течение года.

5.Какие существуют методы определения необходимого расстояния

между дренами?

6.Как определяют параметры дренажа методом аналогий?

7.Каковы особенности осушительной сети в зонах избыточного и не­ достаточного увлажнения?

8.В чем преимущества и недостатки существующих методбв расчета

Горизонтального дренажа?

ГЛАВА VI

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ДРЕНАЖ

§ 32. Достоинства и недостатки вертикального дренажа

На засоленных орошаемых землях горизонтальные дрены, как правило, приходится закладывать на глубину 3 -и, а кол­ лекторы еще глубже, но из-за плывунных грунтов такое за­ глубление осуществить не удается. В этом случае прибегают к машинному водоподъему, т. е. сток по дренам перекачи­ вают в коллектор или чаще всего воду из коллектора в водо­ приемник. При определенных геологических и гидрогеологи­ ческих условиях эффективнее применять вертикальный дренаж.

В совхозе „Пахтаарал" (Голодная степь) в первые годы освое­ ния целинных земель открытый горизонтальный дренаж удов­ летворительно справлялся с местным питанием грунтовых вод. Дальнейшее освоение целинных земель и связанное с ним увеличение водоподачи привело к тому, что грунтовые воды стали получать дополнительное питание сбоку, так называемое внешнее питание. Культурные земли стали выпадать из сель­ скохозяйственного оборота, а местами появился солончак. В основном преобладали соли сульфата натрия Na2S 0410Н2О — глауберова соль. В 1964 г. на 40% площади совхоза грунто­ вые воды вышли на поверхность. Попытки углубить коллек­ торную сеть до 2 м не увенчались успехом из-за плывунных грунтов. В эти критические годы большую роль сыграл вер-

134

тикальный дренаж, который интенсивно снижал уровень грун­ товых вод, уменьшая накопление легкорастворимых солей в активном слое почвы. Конструкция скважин вертикального дренажа, примененная в совхозе „Пахтаарал“, показана на рис. 51.

В перспективе площадь, подлежащая мелиорированию при помощи вертикального дренажа, в Голодной степи достигнет 750 тыс. га, в Сургхан-Шерабйдской и Кашкадарьинской доли­ нах — 323 тыс. га, в Бухарском оазисе —252 тыс. га, в Цент­

133

районирования Голодной степи по условиям заложения и па­ раметрам вертикального дренажа, составленная САНИИРИ, приведена на рис. 52.

Расширение сети вертикальных насосных колодцев особенно перспективно в Бухарской области, в которой из общей оро­ шаемой площади (370 тыс. га) слабозасоленные земли состав-

рис. 52. Схема районирования Голодной степи по условиям закладки и параметрам вертикального дренажа по литологии (по Н. М. Решеткиной и др.):

1 —суглинки; 2 —песок; 3 —гравий, галечник с песком; 4 —глина.

136

ляют 60%, среднезасоленные—20%, сильнозасоленные и солон­ чаки—20%. В результате обработки материалов, полученных при эксплуатации 8 вертикальных дрен за период экспери­

Регулярное орошение на площади около 70 тыс. га вновь осваиваемых земель можно обеспечить за счет использования

личии гидравлической связи между всеми водоносными слоя­ ми, составляющими водоносный горизонт. Если подстилающий водоносный слой имеет большую мощность и хорошую водопроводимость, то вертикальный дренаж (дренажный колодец) дает хороший эффект.

Вертикальный дренаж по сравнению с горизонтальным имеет следующие преимущества:

1) он позволяет понизить уровень грунтовых вод на боль­ шую глубину;

2)подземные воды, откачиваемые из скважин, можно ис­ пользовать как дополнительный источник для полива сельско­ хозяйственных культур и водоснабжения населения;

3)при устройстве вертикального дренажа значительно уменьшается объем земляных работ;

4)вертикальный дренаж можно строить при любом поло­ жении уровня грунтовых вод в любое время года.

К недостаткам вертикального дренажа можно отнести не­ большой дебит на 1 м глубины откачки в мелкоземистых водоносных грунтах и сравнительно высокую эксплуатацион­ ную стоимость (расходы на электроэнергию, содержание экс­ плуатационного штата, ремонт)

137

§ 33. Конструкция вертикального дренажа

Существующее буровое оборудование позволяет устраивать скважину диаметром 100 см на глубину от 20—150 до 300 я . Средняя глубина дренажной скважины 50—70 я . При бурении буровые скважины закрепляют металлическими обсадными

вня в период откачки называют глубиной понижения или глубиной откачки S. Количество воды, подаваемой при этом насосом, называется дебитом колодца.

Вертикальная дрена состоит из следующих частей: 1) коло­ дец или скважина, заложенная в толще водоносного пласта. Если колодец доходит до водоупора, он называется совер­ шенным (рис. 53), если не доходит — несовершенным (рис. 54);

138

2) глубинный насос; 3) обсадная труба для крепления стенок колодца; 4) дренажная труба с отверстиями; б) фильтр для предотвращения суффозии грунта; 6) отстойник.

§ 34. Расчет фильтров вертикальных дрен

При усиленной откачке грунтовых вод может возникнуть суффозия грунта. Чтобы предотвратить это, устраивают филь­ тры вертикальных дрен. Фильтр состоит из отверстий для поступления воды в полость дре­ ны и искусственного фильтра вокруг трубы. Вокруг искусст­ венного фильтра вследствие вы­ носа мелких частиц и солей об­ разуется естественный фильтро­ вой слой.

Фильтры вертикального дре­ нажа подразделяются на дырча­ тые, щелевые, каркасно-стерж­ невые, сетчатые, гравийные и

гравитационные (колокольные)Поокртности\ В щелевых фильтрах (рис. 55) 1вотоерспюи

вода в полость дрены поступает по узким щелям, которые проре­ зают на поверхности дренажной трубы. Если вместо щелей де­ лают круглые отверстия, фильтр называется дырчатым. В неко­

торых конструкциях отв?рстия

139