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

На более интенсивное понижение уровней грунтовых вод при более глубоком дренаже указывают также В. И. Кдипперт [72]идр.

Более глубокое и устойчивое понижение уровней грунтовых вод глубоким дренажем объясняется тем, что при дренаже, имеющем, например, £=1,5 м, в фазе спада паводка происходит постепенное опорожнение от гравитационных вод активного слоя почвы глу­ биной до 1,2 м. Мелкий же дренаж, имеющий £ = 0,9 м, может ак­ тивно повлиять на режим уровней грунтовых вод глубиной не бо­ лее 0,6—0,7 м даже при самой большой густоте дренажной сети. Более глубокое понижение уровня невозможно, потому что осталь-

Рис. 27. Схема осушительного действия мелкого и глубокого дренажа.

t\ и t2 — глубина закладки дрен; Н\ и Н2 — глубина уровня на половине расстояния между дренами; F i и F2— аккумулирующие емкости почвы при мелком и глубоком дренаже.

ные 0,2—0,3 м до глубины дрен служат так называемым началь­ ным напором грунтовых вод, т. е. тем минимальным напором над дренами, при котором дренажный сток начинается, а также пре­ кращается. Таким образом, опорожнению от избыточных вод при глубоком дренаже подвергается примерно в 2—3 раза более мощ­ ный слой почвы, чем при мелком (рис. 27). Кроме того, при одина­ ковом градиенте напора влияние осушительного действия может распространяться значительно дальше от глубоких дрен, чем от мелких.

Глубокое дренирование активного слоя почвы оказывает воз­ действие на режим уровней грунтовых вод в паводковый период. Как отмечено выше, в глубоко дренированном активном слое почвы часть избыточной воды аккумулируется и нисходящие по­ токи этих вод достигают уровня грунтовых вод с некоторым опоз­ данием или вообще не достигают. Вследствие этого при глубоком дренаже уровень грунтовых вод поднимается меньше. Согласно соответствующей теории [3, 27, 56, 62, 77, 105], получается, что глубина закладки дрен на водопроницаемых почвах должна весьма существенно влиять на водный режим почв.

80

Теоретические соображения о более интенсивном регулирова­ нии глубоким дренажем режима уровней грунтовых вод вполне подтверждаются данными натурных наблюдений. Даже в периоды весеннего половодья, являющиеся самыми критическими перио­ дами с точки зрения осушения, глубокий систематический дренаж практически не допускает затопления пахотного слоя и обычно обеспечивает понижение уровня грунтовых вод более 0,5 м от по­ верхности земли (см. рис. 26). Преимущества глубокого дренажа над мелким совершенно очевидны при сравнении глубин уровней в многоводные гидрологические годы (табл. 38).

Таблица 38

Глубина уровня грунтовых вод от поверхности земли (см) в системах глубокого и мелкого дренажа в многоводные годы при Е = 20 м. Римейкас

Средние уровни грунтовых вод. Средние уровни грунтовых вод за определенный период времени (месяц, год) показывают сум­ марное влияние степени дренирования на режим уровней в дре­ нированных почвах. Наиболее правильную оценку этого влияния

мы получаем при сравнении средних уровней не в средние, а в многоводные периоды.

Исследования показывают, что при среднеглубоком дренаже (^=1,2 м) двукратное увеличение расстояний между дренами (от 14 до 30 м) приводит к уменьшению глубины залегания уровней грунтовых вод в многоводные периоды в среднем на 20—25 см.

уменьшение глубины закладки дрен на 0,3 м, т. е. от 1,2 до 0,9 м, приводит к относительно еще большему снижению интенсивности

шение глубины уровня на 24 см. Аналогичные результаты полу­ чены на Малпилском опытном участке [173].

82

нем на 11 см глубже по сравнению со вторым (табл. 41). Таким образом, трехкратное уменьшение £ не так резко повлияло на средний уровень грунтовых вод, как увеличение £ на 0,6 м.

Таблица 41

Средняя глубина залегания уровня грунтовых вод (см) в зависимости от степени дренирования. Римейкас

Продолжительность стояния высоких уровней. Обеспеченность уровней грунтовых вод. Анализ календарных графиков уровней грунтовых вод показывает, что время затопления верхних слоев

почвы в значительной степени зависит от расстояния между дре­ нами. Так, на Кандавском опытном участке с увеличением £ от 14 до 40 м продолжительность затопления верхнего полуметрового слоя почвы (То-so) увеличивается в среднем в 11 раз, а глубина залегания уровней при 10%-ной обеспеченности уменьшается от 100 до 29 см. При £ = 14 м затопление пахотного слоя практически не имеет места, в то время как при £ = 40 м затопление этого слоя

На данном опытном участке отмечается закономерное уменьшение продолжительности стояния высоких уровней по мере увеличения густоты дренажной сети Установлено, что продолжительность затопления верхних слоев почвы резко возрастает при уменьше­ нии g ниже 500 м/га, т. е. при увеличении £ свыше 20 м [167]. При среднеглубоком дренаже в пределах 200<£<1000 м/га существует следующая зависимость между глубиной залегания уровней при

Закономерное увеличение интенсивности регулирования дрена­ жем режима уровней грунтовых вод при уменьшении £ наблюда­ ется и на других опытных участках (см. табл. 44, 46).

Продолжительность стояния высоких уровней на легких сугли­ нистых и супесчаных почвах также резко уменьшается по мере увеличения глубины закладки дрен t. При этом изменение сказы­ вается на режиме уровней даже относительно больше, чем изме­

84

только в 1,2 раза. По данным опытов на Кокнесском участке, среднеглубокий (1,2 м) разреженный дренаж при £ = 30 м ока­ зывает примерно такое же влияние на режим уровней грунтовых

чены и в условиях Литовской ССР [195].

На Кандавском опытном участке глубокий (1,5 м) дренаж при £ = 20 м обеспечивает почти двукратное уменьшение продолжи-

Таблица 43

Характеристика режима уровней грунтовых вод для среднеглубокого дренажа (<=1,1 м) Руенского опытного участка

Средние (за 1957—1971 гг.) характеристики режима уровней грунтовых вод в зависимости от степени дренирования (Е и <). Кокнесе

тельности затопления грунтовыми водами верхнего метрового слоя

уровней грунтовых вод по мере увеличения глубины закладки дрен t следует из данных за 13 лет, приведенных в табл. 45. При глубоком дренаже (1,5 м) верхний горизонт пахотного слоя (0—10 см) грунтовыми водами вообще не затопляется, в то время как при мелком (0,9 м) уровень грунтовых вод почти ежегодно

85

Таблица 45

Продолжительность стояния уровней грунтовых вод (сутки) в зависимости

86

поднимается до поверхности земли и в многоводные годы имеет место весьма продолжительное затопление пахотного слоя (196162 г.). Продолжительность затопления верхнего полуметрового слоя (7*0—50) для глубокого и мелкого дренажа на Римейкском опытном участке различается более чем в 4 раза.

Многочисленными наблюдениями установлено, что на легких хорошо водопроницаемых минеральных почвах глубокий дренаж в любых гидрометеорологических условиях обеспечивает более глубокое и устойчивое понижение уровня грунтовых вод, чем со­ ответствующий среднеглубокий и мелкий дренаж. Преимущества более глубокого дренажа особенно ярко проявляются в много-

Н см

Рис. 29. Кривые продолжительности стояния уровней грун­ товых вод для среднеглубокого и глубокого дренажа, имею­

быточных вод.

Положительное влияние заглубления дрен на водный режим почв совершенно очевидно из данных табл. 45, 46 и рис. 26, 30. Оказывается, что на легких суглинистых почвах глубокий раз­ реженный дренаж при ^=1,5 м и £ = 36 м опеспечивает примерно такую же интенсивность осушения, как мелкий частый дренаж,

чем во втором [164, 180]. Характерно, что глубокий систематиче­ ский дренаж при ^ = 1,5 м и £ = 20 м обеспечивает значительно более интенсивное регулирование режима уровней грунтовых вод, чем упомянутый мелкий частый дренаж при ^ = 0,9 м и £ = 1 2 м (см. табл. 46).

Скорость снижения высоких уровней грунтовых вод. Скорость

(темп) снижения высоких уровней грунтовых вод v характери-

87

Таблица 46

зует интенсивность гидрологического действия дренажа. По ве­ личине v можно судить о целесообразности того или иного вида дренажа. Скорость снижения высоких уровней многими учеными выбрана в качестве основного фактора для определения расстояний между дренами. Она может быть определена

из соотношения

где h\ и h2— первоначальная и конеч­ ная высота стояния уровня в середине полосы между дренами; Т — время снижения уровня от hi до h2.

Изменение положения уровня в бесконечно малый период времени dT может быть определено по зависимо­ сти

88