книги из ГПНТБ / Шкинкис, Ц. Н. Проблемы гидрологии дренажа

питание, т. е. приток напорно-грунтовых или поверхностных вод со стороны. Такая особенность фактически вытекает из генезиса низинных болот. Минеральные почвы обычно занимают повышен­ ные, а торфяные — пониженные элементы рельефа. Характеристика дренажного стока для такого случая приведена в табл. 73.

На низинных болотах дренаж нередко работает в условиях периодического подпора со стороны водоприемника. Довольно по­ казательным в этом отношении является Каркский опытный уча­ сток. Здесь в паводочные периоды в течение нескольких суток дренажная сеть находится в подпоре; иногда вода даже поступает в эту сеть из водоприемника. Установлено, что при таких условиях величина суммарного дренажного стока в периоды, когда устья дрен освобождены от затопления, может превышать объем годо­ вых осадков (табл. 74 и 75).

Из приведенных в таблицах данных видно, что в условиях при­ тока избыточных вод со стороны суммарный дренажный сток

чем на участке мелкого торфа (0,7—0,9 м). Это объясняется тем, что в более мощном торфяном слое в периоды подпора аккумули­ руется больше притекающей избыточной воды, которая затем сбрасывается дренажем.

В торфяных почвах дренажный сток по сезонам года распре­ деляется более равномерно, чем на минеральных. Довольно боль­ шой сток из дрен имеет место и в летний вегетационный период (см. табл. 75), когда на минеральных почвах сток незначителен или вообще отсутствует.

Однако некоторые закономерности формирования дренажного стока на торфяных и минеральных почвах вполне аналогичны. Как на минеральных, так и на торфяных почвах приуменьшении густоты дренажной сети £ объем дренажного стока Q значительно уменьшается. При этом кривые зависимости Q= /(g) для торфя­ ных почв, приведенные на рис. 64, напоминают подобные кривые для суглинистых почв.

На торфяных почвах Каркского опытного участка при умень­ шении Е от 45 до 20 м объем стока в среднем увеличился на 64% (табл. 76). Более резкое увеличение стока по мере уменьшения Е наблюдалось на Вестиенском опытном участке (см. табл. 73).

На торфяных почвах, так же как на минеральных, расстояние между дренами не оказывает существенного влияния на внутри­ годовое распределение стока. Аналогичная закономерность для этих почв сохраняется и при формировании паводочного стока в за­ висимости от Е. На торфяниках, так же как на минеральных поч­ вах, изменение величины Е наиболее сильно сказывается на вели­ чине наибольших модулей паводочного дренажного стока (рис. 65).

В торфяных почвах изменение глубины закладки дрен t ока­ зывает более значительное влияние на дренажный сток, чем в ми­ неральных. Из табл. 77 видно, что при увеличении t от 1,1 до 1,5 м

160

Таблица 73

Дренажный сток (мм) на торфяной почве притеррасного болота и на минеральной почве при 7=1,2 м. Вестиена

П р и м е ч а н и е . Знак п означает, что по техническим причинам измерение стока не производилось.

Таблица 75

Внутригодовое распределение дренажного стока на торфяной почве в 1959-60 гидрологическом году. Каркский опытный участок

Участок глубокого торфа

Участок мелкого торфа

объем годового стока в среднем увеличился от 220 до 513 мм, т. е. в 2,3 раза. Аналогичные результаты получил В. Я- Черненок [157,

179,4 мм, а при глубине закладки 0,8—1,2 м — только 91,2 мм.

нажа на торфяных почвах необходимо соблюдать некоторую осто­ рожность, так как не исключается возможность перехвата части вод, которая передвигается по слоям торфа, находящимся глубже заложения мелких дрен, с полей более мелкого на поля глубокого дренажа.

164

q л/(с-га)

Рис. 65. Кривые обеспеченности средних суточных модулей дренаж­ ного стока при различных расстояниях между дренами Е. 1966-67 г.

Вестиена.

I — £=10 м; 2 — £=20 м; 3 — £=30 м.

Таблица 77

Дренажный сток (мм) в зависимости от глубины закладки дрен на глубоком болоте. Виениба

165

Максимальные модули дренажного стока qMакс на торфяных почвах обычно меньше, чем на минеральных с такой же величиной коэффициента фильтрации. Величина ^макс на торфяных почвах

q лдс-га)

Рис. 66. Кривые обеспеченности средних суточных мо­ дулей дренажного стока в зависимости от глубины за­ кладки дрен t. Весенний период 1965-66 г. Виениба.

1 — h —1,5 м; 2 — ft—1,1 м.

в условиях Латвийской ССР обычно не превышает 3,0 л/(с*га) (табл. 78). Аналогичные данные приводятся и другими авторами. X. А. Писарьков [102] на торфяной почве наблюдал <7макс=

166

Таблица 78

Максимальные модули дренажного стока, наблюдаемые на торфяных почвах. Виениба

онах с менее влажным климатом величина максимальных средних суточных модулей на торфяных почвах значительно меньше, осо­ бенно при £ > 20 м (табл. 79). По мере уменьшения Е пик павод­ кового дренажного стока возрастает [175]. Для определения дре­ нажного стока в зависимости от Е предлагается следующая зави­ симость [72]:

( И З )

где q — модуль дренажного стока, л /(с-га); е — основание нату­ рального логарифма; А — некоторый фиктивный модуль стока при

Е = 0.

При определении расчетного дренажного стока для торфяных почв можно пользоваться формулой, разработанной для минераль­

где B = q p Ks', К е — коэффициент, зависящий от расстояний между дренами Е , значения которых даны в табл. 80.

Как отмечено выше, большое влияние на дренажный сток имеет глубина закладки дрен. Но в формуле для расчетного дре­ нажного стока нет поправки на влияние t. Это объясняется тем, что для осушения торфяных почв по действующим нормам

167

проектирования в основном рекомендуется только глубокий дре­ наж, в пределах которого изменением величин расчетного стока можно пренебречь.

Для торфяных почв, используемых в полевом севообороте, в качестве расчетного стока также должен быть принят средний су­ точный дренажный сток расчетного (весеннего) периода, соответст­ вующий 2%-ной обеспеченности. Обычно эти почвы используются для возделывания многолетних трав, поэтому требования к водному режиму могут быть менее строгими: можно допустить гидравличе­ скую перегрузку дренажа в течение 10—11 суток, принимая за рас­

В0,88 0,85 0,82 0,78 0,75 0,72 0,69 0,66 0,64 0,61 0,59 0,57

Зависимость (115) предназначена для определения расчетного дренажного стока в условиях атмосферного питания без подпора воды со стороны водоприемника. В условиях выраженного сме­ шанного питания величину модуля расчетного дренажного стока надо увеличивать в 1,5—2 раза в зависимости от интенсивности притока напорно-грунтовых вод. Такие условия часто имеют место в ложбинах между холмами. Величину q следует увеличивать также при наличии подпора со стороны водоприемника, так как последний значительно снижает водопропускную способность дрен и эффективность осушения [54, 91, 196]. В зависимости от высоты напора над устьями дрен во время весеннего половодья, соответ­ ствующего 10%-ной обеспеченности, величину расчетного дренаж­ ного стока q рекомендуется изменять согласно табл. 81.

Таблица 81

Изменение расчетного дренажного стока q в зависимости от высоты напора над устьями дрен Ну

Сравнение расчетных модулей дренажного стока на торфяных и минеральных почвах показывает, что в условиях атмосферного питания при частом систематическом дренаже его величина для минеральных почв при Р = 2% несколько больше, чем для торфя­ ных при Р = 3%, а при разреженном дренаже, наоборот, для тор­ фяных почв больше, чем для минеральных.

168

2. Режим уровней грунтовых вод, влажность почвы

В течение гидрологического года в зависимости от кон­ кретных гидрометеорологических условий, степени дренирования и других факторов на торфяных почвах происходит значительное колебание уровней грунтовых вод (рис. 67). Однако эти колебания менее резки, чем на минеральных почвах.

Как и следовало ожидать, по мере увеличения густоты дренаж­

при меньших значениях обеспеченности. Это значит, что по мере уменьшения Е наиболее значительно сокращается продолжитель­ ность затопления самых верхних слоев почвы. Что это действи-

Рис. 67. Календарный график хода уровней грунтовых вод для систем глубокого и среднеглубокого дренажа. Многоводный 1961-62 г. Мелкое болото со слабопро­ ницаемым основанием. Карки.

1 — t = 1,4 м; 2 — t = 1,1 м.

тельно так, видно из приведенных на рис. 69 кривых продолжи­ тельности и данных табл. 82. Так, на мелком болоте со слабопро­ ницаемым основанием уменьшение Е от 45 до 30 м в среднем дало уменьшение продолжительности затопления грунтовыми во­

в 3,1 раза. При таких изменениях Е еще больше сокращалась продолжительность затопления пахотного слоя.

Исследования показывают, что на мелких болотах со слабопроницаемым основанием при увеличении Е выше 20 м глубина залегания соответствующих хронологических и одинаково обеспе­ ченных уровней грунтовых вод значительно уменьшается, а про­ должительность затопления активного слоя почвы возрастает более резко, чем при глубокой залежи или проницаемом основа­ нии. Характерные изменения продолжительности затопления верх­ них слоев торфяной почвы в зависимости от густоты дренажной сети видны на рис. 70.

Влияние Е на режим уровней грунтовых вод на глубоком бо­ лоте выражено относительно менее сильно, чем на мелком болоте со слабопроницаемым основанием. Однако и здесь наблюдается

169