книги из ГПНТБ / Марков Е.С. Мелиорация пойм нечерноземной зоны

м

Аллювиальные отложения поймы мощностью 4—10 м состоят из песков, супесей, суглинков, ила, торфа (рис. 28). К четвертичным отложениям приурочены следующие водо­ носные горизонты: верховодка, аллювиальный и флювиогляциальный водоносные горизонты.

В водном питании поймы участвуют делювиальные (скло­ новые) и аллювиальные (паводковые) воды; грунтовые воды играют некоторую роль на небольших участках в притер­ расье.

Основными причинами заболачивания поймы являются: высокие уровни в реке из-за подпоров от гидроэлектростан­ ции и мельничных плотин и недостаточной пропускной спо­ собности русла; продолжительное затопление поймы ве­ сенними паводками; поступление делювиальных (склоновых) вод и вод притоков, разливающихся по пойме; слабый сток и застаивание их вследствие недостаточных уклонов, ма­ лых коэффициентов фильтрации грунтов и наличия пониже­ ний, стариц, западин.

Почвенный покров поймы состоит из аллювиальных от­ ложений разного механического состава, и торфяных раз­ ностей. Повышенные части рельефа заняты аллювиальными слоистыми песчаными, супесчаными и суглинистыми поч­ вами, центральная часть перекрыта толщей иловато-сугли­ нистых отложений,

130

До мелиорации нуждавшиеся в осушении земли поймы по видам угодий распределялись следующим образом: пашня 106 га (2%), луга различных типов 3212 га (68%), болота 387 га (8%), леса и кустарники 1006 га (22%).

Русло р. Сестры хорошо разработано, имеет высокие кру­ тые, иногда обрывистые берега, поднимающиеся примерно на 2 м выше уровня межени. Высота берегового вала 0,4— 1,2 м, ширина меженного уровня 20—30 м, длина регулиру­ емого участка.реки 53 км.

Русло характеризуется значительной меандричностью со средним продольным уклоном 0,0003. Глубина воды от 0,5—

1м (на перекатах) до 2,5—4 м (на плесах).

УМорозовского водомерного поста максимальный рас­ ход 10%-ной обеспеченности равен 138 м3 /с; предпосевной расход 25%-ной обеспеченности 18 м3 /с; летний паводко­ вый расход 10%-ной обеспеченности 69,6 м3 /с; бытовой рас­ ход вегетационного периода 2,8 м3 /с. Пойма осушена по проекту института «Росгипроводхоз» под полевые, овощные, кормовые и лугопастбищные севообороты.

Основные методы мелиорации поймы р. Сестры следую­ щие: ликвидация высоких бытовых уровней воды в реке; ускорение прохождения весенних паводковых вод и недо­ пустимость летнего затопления; перехват делювиальных вод и вод притоков; преграждение поступления на пойму вы­ клинивающихся на некоторых склонах грунтовых вод; ускорение отвода вод из понижений.

Мелиорация поймы р. Сестры проведена путем освобож­ дения поймы от воды к началу предпосевного периода; ликвидации летнепаводкового затопления и понижения бы­ товых уровней воды в русле, достигаемой регулированием русла реки спрямлением, углублением, увеличением раз­ меров поперечных сечений; отвода воды из понижений и таль­ вегов выборочными каналами; перехвата делювиальных и грунтовых вод с коренных берегов нагорно-ловчими кана­ лами. Запроектированные и выполненные мероприятия в основном соответствуют природным условиям поймы и ее сельскохозяйственному использованию.

К недостаткам проекта следует отнести: сохранение гидроэлектростанций и- установок, которые подпирают во­ ду в русле; отсутствие увлажнительных мероприятий, ко­ торые особенно необходимы в засушливые годы; отсутствие регулирования весеннего паводкового затопления и поступ­

Мелиорация земель Дединово-Белоомутского пойменного расширения р. Оки. Защита от подтопления сельскохозяй­ ственных земель на пониженных равнинных поймах при строительстве водохранилищ, электростанций, судоходных шлюзов и других сооружений на реках пока почти не при­ меняется. Но в связи с возрастающим гидротехническим строительством и развитием речного судоходства площади подтопляемых земель будут возрастать и мероприятия по защите этих земель должны получить широкое применение.

Оригинальные работы по защите.угодий от подтопления при создании подпоров на реке гидротехническими соору­ жениями проведены в пойме р. Оки между селами Дединово и Белоомут. На этом крупнейшем расширении р. Оки под­ поры созданы судоходным шлюзом у с. Белоомут.

Пойма равнинная, с небольшими подъемами и пониже­ ниями и всеми элементами рельефа (прирусловая, централь­ ная и притеррасная). Прирусловая часть наиболее дрени­ рована, полые воды откладывают здесь крупные частицы. На более пониженной центральной части паводковое затоп­ ление продолжительно и откладываются суглинистые и илистые частицы. Притеррасная часть поймы заболочена, покрыта ольшаником и ивняком. Среди болот встречаются песчаные острова.

Впойму р. Оки входят своими долинами ее притоки Цна

иШья. Длина р. Цны 90 км, ширина от 15 до 90 м, глубина До 6 м, водосборная площадь 136 750 га. Длина р. Шьн 25 км, ширина 11—16 м, глубина 1,5—2 м, водосборная пло­ щадь 73 500 га.

Коренными породами поймы являются известняки с прослойками глин и мергелей. Известняки перекрыты юр­ скими песчано-глинистыми отложениями мощностью до 9 м. Четвертичные отложения состоят из предледниковых, древ­ них и современных аллювиальных отложений и кое-где погребенных торфяников.

Гидрогеологические условия связаны с геологическим строением участка. Повсеместно распространен напорный водоносный горизонт в известняках каменноугольного пе­ риода. Водоносный горизонт юрских отложений залегает на водоупорных черных глинах. Оба горизонта связаны между собой через «окна» в юрских отложениях и выклиниваются в понижениях местности, способствуя заболачиванию мас­ сива.

Пойменный массив состоит из трех участков — Дербиж, Дроватецкий, Зашьинский.

132

108

\ \ 1

•3

ш

ш

В 1930 г. отрегулирована устьевая часть р. Цны на про­ тяжении 9,5 км, и уровень воды в реке понизился на 1,8 м.

Осушены участки Бор, Дербеж и земли у Сальниково и Тимирево. Прорыты крупные каналы Зашьинский, Ш-2, ЦР-4. Водоприемником Зашьинскому участку служит Ми­ нистерский канал. Длина канала 10,5 км, сечение трапе­ цеидальное, откосы полуторные, ширина по дну 6 м, по верху 20—40 м, уклон 0,00014, глубина воды в межень 1,5 м. Водоприемниками для осушаемого массива являются pp. Цна, Шья, Ока и Министерский канал.

«Росгипроводхоз» составил проектное задание осушения заболоченных земель в поймах pp. Оки, Цны, Шьи на пло­ щади 16 тыс. га. Проект предусматривал: защиту.поймы от затопления летне-осенними паводками; регулирование р. Цны и устьевых участков ее притоков; углубление и расши­ рение существующих магистральных каналов (Министер­ ского, Дроватецкого) и участка р. Шьи между этими ка­ налами; орошение овощных и овощекормовых культур, -расположенных в пойме; строительство межхозяйственных дорог,

134

Намечено регулирование р. Циы со сбросом вод в Оку, обваловывание ее дамбами, превышающими на 30 см дож­ девой паводо'к 10%-ной обеспеченности и затопляемыми весенними паводками. В правобережной дамбе запроектиро­ ваны три шлюза-регулятора в устьях каналов-, сбрасываю­ щих воду с небольшой восточной части поймы, непосред­

сти аккумулированы в осушительных каналах. При совпа­ дении дождевых паводков 10%-ной обеспеченности прои­ зойдет затопление поймы на 1—3 дня.

Искусственные луга осушаются открытыми каналами с расстоянием 100—120 м и глубиной 1—1,5 м. Земли под овощными, кормовыми севооборотами и пастбищами (пло­ щадью 1200 га), расположенные на торфах, песках и су­ песях, осушаются дренами с расстоянием 40—50 м, глуби­ ной 1—1,5 м. Угодья на маловодопроницаемых суглинках (площадью 1300 га) предусмотрено осушить закрытыми гончарными собирателями через 30 м глубиной 0,8—1,2 м. На участках прируслового вала р.Оки, сложенных тяжелы­ ми суглинками, используемых под овощные и. кормовые севообороты (площадью 900 га) и орошаемых дождеванием, намечены агромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока с использованием каналов ороситель­ ной сети.

За расчетный принят расход дождевых паводков 10%-ной обеспеченности. Русло р. Цны выше с. Горки рассчитано на паводки 25%-ной обеспеченности.

Однако в проекте не предусмотрено ограждение Дроватецкого массива от притока поверхностных и грунтовых вод, а также правобережного участка р. Цны в районе с. Сельниково, не убедителен отказ от применения редких глубоких каналов вместо частых мелких, необоснованно принят за расчетный летнепаводковый расход при осушений севооборотных участков и пастбищ дренажем и не учтено весеннее паводковое затопление, продолжающееся более двух месяцев.

Практика освоения земель Окской поймы под овощные культуры привела к необходимости дождевания. Увлажне­ ние всех участков поймы должно быть предусмотрено в спе­ циально разработанном проекте. Ввиду разнообразия усло­ вий этого района возможна комбинация разных способов увлажнения (шлюзование pp. Цны, Шьи, крупных кана-

135

лов в сочетании с дождеванием или одно дождевание). Обвалование позволит регулировать паводковое затопление

иотложение питательных веществ на пойме.

Всвязи с разнообразием рельефа и почвенного покрова, наличием залежей торфа, содержащих большие запасы питательных веществ, и слабоводопроницаемых суглини­ стых и бедных песчаных почв, нуждающихся в улучшении структуры, на пойме необходима значительная планировка поверхности. Раскорчевку или посадку леса следует про­ водить с оставлением полос для изменения или сохранения движения паводковых вод в направлении, обеспечивающем отложение полезных наносов на пойме и предупреждение

ееразмыва.

Наблюдения за грунтовыми водами. Для исследования осушительного действия глубокого Дроватецкого канала автором были организованы наблюдения за грунтовыми во­ дами на гидрогеологическом створе длиной 3000 м (по пра­ вому берегу 700 м и по левому 2300 м). Створ оборудован колодцами из асбестоцементных труб длиной 2,5 м, проре­ зающих торфяную залежь и врезающихся доньями в водонасыщенный песок. Заложено 20^наблюдательных колод­ цев (15 на левом и 5 на правом.берегу).

На исследуемом участке торф мощностью 2 м подстила­ ется водонасыщенным песком. Правобережная, более по­ вышенная часть занята смешанным, левобережная — оль­ ховым лесом.

Данные наблюдений обработаны по методу гидроизоплет: по горизонтали нанесены расстояния между пикетами, а по вертикали — дни, месяцы, годы. Уровни по этому створу замеряли каждую пятидневку в течение всего года, кроме паводковых периодов, когда пойма покрыта водой.

Абсолютные отметки вычисляли для каждого замеренного уровня и выписывали на пересечении вертикали, проведен­ ной от местоположения колодца к горизонтали, соответст­ вующей дате замера через 20 см; по интерполяции проводи­ ли гидроизоплеты — горизонтали одинаковых уровней грун­

Колодцы затапливаются весенними паводковыми водами в течение апреля — мая (иногда июня) и летними и зимними паводками (рис. 30).

На Дроватецком массиве не регулируются продолжи­ тельность, сроки и глубина весеннего и летне-осеннего

136

паводкового затопления, поэтому один Дроватецкий канал не может осушить весь массив.

Если не считать паводков, годовые изменения грунтовых вод по створам составляют 20—40 см, и только в 1948 г. грунтовые воды опустились значительно ниже обычного (разница в уровнях составила около 100 см). Но эти колеба­ ния в условиях общего небольшого понижения уровня грун­ товых вод при летних паводках неблагоприятны и не могут быть выравнены одним каналом. Наиболее низкие уровни грунтовых вод наблюдаются в вегетационный период в августе (реже в сентябре) и зимой; в апреле они начинают подниматься и достигают поверхности.

Следовательно, в условиях продолжительного весеннего затопления и лежних паводков и поступления грунтовых вод один канал не обеспечивает постоянного осушения. Пони­ женно-равнинные поймы требуют ограждения их дамбами (водоприемник в этих случаях не регулируется), а также ограждения земель от притока вод с водосбора нагорно-лов- чими каналами и устройства нескольких каналов для осу­ шения заболоченных участков поймы.Если торфяные грунты подстилаются песчаными, каналы должны быть глубо­ кими или обычными, но с глубокими дренами. Для их раз­ грузки паводковые воды нужно отвести открытыми кана­ лами, приуроченными к основным тальвегам местности, а -уровни грунтовых вод понизить глубокими дренами. Сле­ дует предусмотреть мероприятия по увлажнению поймы. Наиболее эффективно применение дождевания с подпорами уровней воды в каналах шлюзами.

Днепровский береговой дренаж. Это первый в гидротех­ нической практике береговой горизонтальный дренаж для защиты затопляемых и подтопляемых территорий в зоне во­ дохранилищ гидроэлектростанций, положивший началоширокому применению береговых дренажей.

Днепровский дренаж был заложен в 1934 г. для защиты

До создания водохранилища грунтовые воды в прибреж­ ной зоне залегали на глубине 2—3,5 м, на расстоянии 500— 900 м от реки — от 3,5 до 5 м, а далее глубже 5 м.

137

1952 г

ками, сбросными водами заводов и города. При нормаль­ ном подпертом уровне в реке и отсутствии дренажа уровень грунтовых вод должен был устанавливаться на 1,3—2 м выше уровня, существовавшего в 1931 г. Это привело бы к подтоплению подвальных помещений и фундаментов зда­ ний, к нарушению нормальной работы всего подземного хозяйства города.

Для устранения вредных последствий подтопления го­ родской территории береговой дренаж проложили в виде горизонтальной трубы длиной 2520 м. Труба состояла из железобетонных колец овоидального сечения внутренними размерами 0,8x1,2 м в нижней части и из круглых колец диаметром 0,Е> м в голове. Дрена с уклоном 0,0001—0,0002 заложена на расстоянии 150—350 м от реки, на 0,5—1,5 м ниже естественного уровня грунтовых вод и на 1,6—1,4 м ниже НПУ водохранилища после реконструкции ГЭС. В тру­ бах сделаны отверстия через 230 мм по длине и через 150 мм по высоте в 3 ряда. Вокруг дренажа уложен крупный щебень диаметром 10—15 мм, затем мелкий щебень диаметром 2—5 мм, а за ним средиезернистый песок диаметром 0,2—1 мм (рис. 31).

При повышении уровня воды в реке на 3,8—4,6 м соз­ далось движение грунтовых вод к дрене со стороны корен­ ного берега и от реки. По данным наблюдений 1935—1938 и 1949—1951 гг., глубина грунтовых вод за дреной изменя­ лась от 0,4 до 0,6 м, в зависимости от величины инфильтра­ ции атмосферных осадков. На участке между дреной и ре­ кой эти колебания составляли 1,7—3,1 м при изменении уровня воды в реке до 4,1—4,8 м. У дрены наблюдается ска­ чок грунтовых вод 0,15—0,3 м. Отсутствие фильтра под дном и вокруг колец ведет к заилению коллектора. Грунт выно­ сится со стороны дна через стыки колец с зазорами свыше

1см.

Впервый год эксплуатации дренажа в течение первого месяца выносилось от 0,3 до 1 м3 грунта на 1 км коллектора. Заиление колодцев достигало 0,3 м; в пролетах коллектора (сечением 0,8X 1,2 м) толщина слоя наносов составляла 0,1— 0,15 м, а в кольцах (диаметром 0,5 м) — 0,25 м. После 1951 г. дренаж очищали 2—3 раза в год.

Вода из берегового дренажа'откачивается в р. Днепр насосной станцией, которая работает до настоящего време­ ни без реконструкции.

Как показали расчеты И. А. Скабаллановича, до и после устройства дренажа положение уровня грунтовых вод на

140