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

Таблица 135

Удлинение коротких рядов наблюдений за дренажным стоком по уравнению регрессии

1. В результате совместного анализа режима дренаж­ ного и речного стока установлено, что ход стока в паводочный пе­ риод в основном идентичен. Гидрографы речного стока отличаются более сглаженным характером по сравнению с гидрографом дре­ нажных паводков, имеющих иногда пилообразную форму. Очень характерными являются суточные колебания дренажного паводочного стока.

В невегетационный период, а также в вегетационный период многоводных лет периоды дренажного паводочного стока обычно совпадают с периодами паводков на реках. В летний период мало­ водных и средних по водности лет дренажный сток незначителен или вообще отсутствует.

Максимальный паводочный сток на рассматриваемых нами ре­ ках, имеющих водосборную площадь 207—10 800 км2, обычно наб­ людается на несколько суток позже, чем на дренажных системах. Величина модуля максимального дренажного стока значительно выше, чем речного.

Глава VII

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДРЕНАЖА

1. Основные методы определения расстояний между дренами

От величины основных расчетных параметров дренажа, т. е. от расстояний между дренами Е и глубины дрен t главным об­ разом зависит интенсивность осушения переувлажненных почв, а также стоимость устройства дренажа, потребность в дренажных трубках и в конечном счете экономическая эффективность дре­ нажа. Для определения Е и t предложено множество самых раз­ нообразных способов. В основном это объясняется сложностью вопроса об определении оптимальных E x t , так как они зависят от ряда природных, технических и хозяйственных факторов, основ­ ными из которых являются: климатические, гидрологические и гид­ рогеологические условия, водно-физические и химические свойства почвы, уклон поверхности земли и экспозиция, слоистость почвы и водопроницаемость отдельных слоев, вид и конструкция дренажа, диаметр дрен, технические возможности заглубления дрен (зави­ сящие от механизмов и других условий), вид использования осу­ шаемой площади, уровень агротехники, уровень механизации сель­ скохозяйственного производства и др. Понятно, что правильно учесть все эти факторы очень трудно. Для выяснения их влияния и взаимосвязи надо провести большую теоретическую, а также экс­ периментальную работу. Однако, как отмечено в начале книги, од­ ной из главных причин, препятствующих решению вопроса об оп­ тимальных основных расчетных параметров дренажа (Е и t), яв­ ляется явная недостаточность данных о гидрологическом действии дренажа в зависимости от его вида и конструкции, степени дре­ нирования, водоприемной способности дрен, а также от природных условий.

По предложению А. А. Зиверта [51], известные методы опреде­ ления расстояний между дренами условно можно разделить на две группы: методы, применяемые при проектировании осушительных систем, и методы, служащие для определения оптимальных Е по

293

результатам наблюдений за действием опытно-производственных дренажных систем.

При определении Е по результатам наблюдений на опытно-про­ изводственных системах основой является принцип обеспечения необходимого водного режима дренируемых почв в критические (расчетные) периоды определенной обеспеченности, или принцип наибольшего экономического эффекта. В первом случае исходными данными являются результаты полевых наблюдений за уровнем грунтовых вод, дренажным стоком и влажностью почвы, во вто­ ром— урожайность сельскохозяйственных культур и величина ме­ лиоративных капиталовложений. Более надежные результаты дает совместное использование обоих принципов.

Все приведенные выше материалы о дренажном стоке, режиме уровня грунтовых вод и влажности почвы позволяют довольно хо­ рошо оценить обеспеченную дренажем интенсивность регулирова­ ния водного режима почвы в зависимости от Е и t на конкретном участке. По этим данным можно определить величину Е и t для обеспечения необходимого водного режима переувлажненных почв в аналогичных условиях.

Для определения основных расчетных параметров дренажа (Е и t) по данным урожая и мелиоративных капиталовложений раз­ работан так называемый э к о н о м и ч е с к и й ме тод . Этот метод расчета дренажа в нашей стране более основательное развитие по­ лучил в конце 50-х годов (Я. Я. Бергманис, О. К- Саука). Согласно экономическому методу вычисляются следующие основные показа­ тели: годовой чистый доход (Д); годовой прирост чистого дохода, полученный в результате гидромелиоративных и культурно-техни­ ческих мероприятий (ДрД); коэффициент экономической эффектив­ ности вложенных в мелиорацию средств (Э ф ) и срок их окупаемо­ сти (Т). Для определения этих показателей используются следую­ щие зависимости [277]:

где D' — годовой чистый доход, полученный на дренированных землях; D" — годовой чистый доход, полученный без дренажа;

где Лд— годовые амортизационные расходы; Эд — годовые эксплуа­ тационные расходы; К\ — капитальные вложения в гидромелиора­ цию; Кч — капитальные вложения при освоении земель.

Примеры расчета экономической эффективности по данной ме­ тодике приведены в табл. 48, 72.

294

Надо отметить, что имеются и другие методики экономического расчета. Так, согласно «Основным методическим положениям по определению экономической эффективности научно-исследователь­ ских работ» (М., «Экономика», 1964), годовой экономический эффект (руб.) рекомендуется определить по разности приведенных затрат, пользуясь формулой

мость единицы продукции по новому и базовому вариантам в том же году; Кг и К\ — удельные капитальные затраты соответственно по новому и базовому варианту; Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (длямелиорации £ н = 0,14).

Для примера по формуле (188) вычислим годовой экономиче­ ский эффект, получаемый в результате изменения нормативных расстояний между дренами на четырех основных разностях почв Латвийской ССР. Исходные данные, приведенные в табл. 136, осно­ вываются на результатах полевых исследований. В расчете, идя

Таблица 136

Расчет годового экономического эффекта от внедрения уточненных нормативных расстояний между дренами в условиях Латвийской ССР

==1,7 млн. руб.

295

в сторону некоторого снижения экономического эффекта, принято,

можно полностью решить вопрос об оптимальной степени дрениро­ вания. Теоретически это действительно так. Однако практически, применяя лишь экономический метод расчета, можно по ряду причин получить довольно противоречивые результаты.

В первую очередь надо отметить, что на наиболее распростра­ ненных временно переувлажненных почвах величина урожая сельскохозяйственных культур, лежащая в основе экономического расчета, зависит от многих факторов, в том числе переменных, среди которых степень дренирования (Е и t) не всегда занимает первое место. П. Б. Свиклис [117] подчеркивает, что правильное регулирование водного режима почвы является практически только базой получения высоких и устойчивых урожаев при хороших экономических показателях, а главную роль играет агротехниче­ ский комплекс. Так как многие факторы этого комплекса не свя­ заны с водным режимом почвы, то часто отсутствует и определен­ ная связь между биологической урожайностью и показателями интенсивности действия дренажа [116, 117, 119, 120].

Величина экономических показателей, вычисляемых по форму­ лам (184) — (188), очень сильно зависит от вида возделываемой культуры, так как цена на различные виды продукции неодинакова. Нетрудно подсчитать, что при возделывании картофеля, сахарной свеклы и других технических культур все экономические показатели (в соответствии с действующими ценами) окажутся в несколько раз выше, чем при возделывании на этом же дренированном поле, например, зерновых культур [164, 177].

При использовании в расчетах данных урожайности на дрениро­ ванных полях фактически определяется эффективность дренажа в прошлом. Проектируемый же в настоящее время дренаж должен рассчитываться на будущие 40—50 лет и больше. При этом надо учесть, что уровень сельскохозяйственного производства в течение ближайших 10—20 лет должен возрасти в 2,5—3,5 раза. Но за это время себестоимость и цена сельскохозяйственных продуктов, разумеется, сильно изменятся и, следовательно, совершенно иным будет экономический оптимум степени дренирования. Таким обра­ зом, экономические показатели, получаемые на сегодняшний день, вряд ли могут служить первостепенным критерием при определении необходимой величины основных расчетных параметров дренажа.

Надо отметить, что до сих пор совершенно недостаточно раз­ работана методика определения экономических показателей дрена­ жа в зависимости от уровня механизации полевых работ. Поэтому эффективность механизации в экономических расчетах учитывается слабо или вообще упускается из вида; если ее не учитывать — экономически оптимальным окажется более мелкий и разреженный дренаж.

296

История развития мелиорации показывает, что преувеличение значения абсолютной величины биологического урожая и недоста­ точный учет фактора механизации полевых работ при определении экономически оптимальных Е и t, как правило, ведет к обоснова­ нию экстенсивного дренирования переувлажненных почв. П. Б. Свиклис [117] отмечает, что недостаточная точность исследований опти­ мальных параметров дренажных систем экономическим методом обусловлена недоучетом целого ряда природных и экономических факторов, существенно влияющих на оценки эффективности дренажа.

Из сказанного следует, что получить достоверные экономиче­ ские данные, зависящие только от степени дренирования, исключи­ тельно трудно. Поэтому принцип определения Е и t путем эконо­ мического расчета может быть применен лишь в сочетании с вы­ шеупомянутым принципом обеспечения необходимого водного ре­ жима почв, учитывая основные агротехнические требования к этому режиму. При совместном использовании обоих принципов опреде­ лены оптимальные расстояния между дренами для ряда опытно­ производственных участков дренажа в Латвийской ССР в зависи­ мости от глубины закладки дрен и других факторов (табл. 137).

Из методов определения расстояний между дренами, применя­ емых при проектировании осушительных систем, известны два: гидромеханический и эмпирический.

а) Г и д р о м е х а н и ч е с к и й м е т о д определения Е основан на общих законах движения грунтовых вод в дренажном поле. При этой методике обычно учитывается интенсивность атмосфер­ ного питания (метеорологический фактор).

Основоположником гидромеханического метода расчета дре­ нажа следует считать И. Дюпюи. На основании его уравне­ ния И. Роте [278] предлагает следующую формулу для определе­ ния Е:

(189)

(обозначения даны в главе I).

Аналогичную формулу в 20-х годах XX в. получил Zunker:

(190)

Гидромеханический метод расчета получил широкое распростра­ нение в 30-х годах нашего века. Э. Дизеренс предложил следую­ щую расчетную зависимость

297

Таблица 137

Оптимальные расстояния между дренами, полученные по данным исследований интенсивности и эффективности действия дренажа на минеральных почвах Латвийской ССР

О до 0,2 м); ср — коэффициент депрессии; 6 — удельная водоотдача для минеральных почв, вычисляемая по формуле Г. Д. Эркина

Формула Ивицкого рекомендуется для определения расстояний между дренами при залегании дрен на водоупоре [60]. В послед­ нее время он предлагает ряд уточненных зависимостей [59].

298

П ри зал еган и и в одоуп ор а н и ж е дн а дрен рек ом ен дуется п ол ь зо ­ ваться ф орм ул ой А. Н . К остяк ова [77]

где В — коэффициент, учитывающий условия притока воды к дре­ нам при глубоком залегании водоупора, определяемый по фор­ муле

я = - £ - ; 1 < я < 1 0 0 0 ;

й1

299