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

с плодородными почвами, когда склоновые воды содержат питательные вещества, кислород и благоприятные почвен­ ные бактерии, воду из нагорных каналов через шлюзы и водовыпуски следует направлять во время разливов на пойму или участки ее, где в этом имеется необходимость. Если паводок проходит поздно, склоновые поверхностные воды бедны питательными веществами и поступление их на пойму ухудшит их и без того неблагоприятный ее водный режим, воду из нагорных каналов сбрасывают за' пределы поймы.

Нагорные каналы необходимы также для борьбы с по­ жарами. Вода в них подается из верхних бьефов шлюзов на реке или из водохранилищ на притоках; в начале и в кон­ це их целесообразно соединять с рекой, чтобы в периоды паводка пропускать воду для разгрузки русла, а в вегета­ ционный период подавать ее для увлажнения поймы.

Л о в ч и е каналы преграждают и" регулируют поступ­ ление грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора на пойму. Ими могут быть в зависимости от условий открытые каналы с креплением деревом или железобетонными пли­ тами, трубчатые горизонтальные дрены, вертикальные или горизонтальные дрены с вертикальными колодцами. Глу­ бина заложения ловчих каналов- и горизонтальных дрен определяется необходимостью понижения уровня грунтовых вод и гидрогеологическими условиями территории.

Ловчие каналы прокладывают по границе пойм и при­ легающих к ним склонам, в местах выклинивания и наивыс­ ших уровней грунтовых вод или пьезометрических уровней грунтово-напорных вод.

По расположению в плане нагорные и ловчие каналы бывают непрерывные, прерывистые, Y-образные.

При грунтово-напорном питании, когда водоносные грунты перекрыты толщей водонепроницаемых или плохопроницаемьгх глинистых, суглинистых грунтов и торфяни-. ком, ловчие каналы или соответствующие им дренажи должны прорезать всю водонепроницаемую толщу и вре­ заться доньями в водоносные грунты. Только в этом случае они наиболее эффективно перехватят грунтовые воды и понизят их пьезометрический уровень.

Грунтовые и грунтово-напорные воды обычно несут с со­

201

обеспечить поступление их на пойму для обогащения почвы необходимыми питательными веществами. Во время произ­ водства сельскохозяйственных работ и в вегетационный период, когда избыточное увлажнение поймы нежелательно, а бескислородные и холодные грунтовые и грунтово-напор- ные воды, поступающие с водосбора, даже вредны культур­ ным растениям, их сбрасывают за пределы поймы.

Открытые ловчие каналы с деревянным креплением, врезающиеся в водонасыщенные грунты, недолговечны, по­

сборные площади поверхностных вод небольшие или по­ крыты лесом и кустарником, преграждающим поступление в ловчие каналы наносов с водосбора.

Поступление нз реки фильтрационных вод на пойму преграждается береговым дренажем, который служит так­ же для устранения на пойме подпоров грунтовых вод от водохранилищ. Б е р е г о в о й дренаж может быть в ви­ де открытых каналов, закрытых горизонтальных дрен, вер­ тикальных колодцев, горизонтальных дрен с вертикальны­ ми колодцами. Воду из берегового дренажа отводят само­ теком в нижний бьеф создающих подпор сооружений, а если эти сооружения расположены далеко от осушаемой поймы — насосными станциями.

При продолжительном затоплении пойм паводковыми водами и невозможности или экономической нецелесообраз­ ности регулирования водоприемника поймы ограждают за­ топляемыми или незатопляемыми дамбами.

Незатопляемые дамбы обычно строят для преграждения затопления наиболее ценных в сельскохозяйственном отно­ шении земель. Вдоль дамб устраивают береговой дренаж для "перехвата фильтрационных вод нз водохранилищ и понижения уровня грунтовых вод на обвалованной терри­ тории.

Воду из нагорных и ловчих каналов, ограждающих обвалованную пойму, сбрасывают самотеком для разгрузки, насосных станций. Вода с пойм, обвалованных затопляе­ мыми дамбами, сбрасывается в реку самотеком до уровня гребня дамб, а ниже — насосными станциями.

На огражденной от притока внешних вод пойме отвод поверхностных вод и понижение уровня грунтовых дости-

202

гаются открытой или закрытой, мелкой частой или глубо­ кой редкой осушительной сетью.

На некоторых нешироких поймах с хорошо водопрони­ цаемыми грунтами понизить уровень грунтовых вод можно только регулированием водоприемника или береговым дре­ нажем, или береговыми дренами и ловчими каналами, или тальвеговыми каналами и регулированием водоприемника.

Открытая регулирующая сеть применяется при осуше­ нии заторфованных пойм для предварительного осушения и осадки торфа, для ускорения стока паводковых вод или вод атмосферных осадков при использовании земель под луга, многолетние травы, а в некоторых случаях под овощ­ ные и кормовые культуры (для разгрузки закрытой сети). Расстояние между каналами определяют расчетом, учиты­ вая имеющийся опыт эксплуатации систем и использования земель.

Закрытая систематическая осушительная сеть (дренаж) применяется для понижения уровня грунтовых вод. Рас­ стояния и глубины определяют в зависимости от геологи­ ческого строения и гидрогеологических условий поймы, коэффициента фильтрации и водоотдачи грунтов, требуемой нормы осушения и времени ее достижения.- Когда торф мощностью более 1—1,5 м подстилается хорошо фильтрую­ щими грунтами, можно устраивать глубокие редкие (через 400—600 м) каналы, которые ускоряют отвод послепаводковых вод и понижают грунтовые воды.

Пойменные земли грунтового питания, состоящие из хорошо фильтрующих грунтов или глинистых, суглинистых и торфяных почв, подстилаемых грунтами с коэффициента­ ми фильтрации более 10 м/сутки, возможно осушать вер­ тикальным дренажем.

Поймы со слабо и плохо водопроницаемыми грунтами осушают закрытыми собирателями, то есть траншеями, на. дно которых уложены дрены. Траншеи, заполненные филь­ трующим материалом, прикрытым сверху пахотным слоем, служат для ускорения отвода поверхностных вод.

В настоящее время на мелиоративных системах заболо­ ченных пойм широко применяют регулирующие водный режим сооружения: шлюзы-регуляторы на реках-водопри­ емниках, каналах, притоках; плотины с водовыпусками на водохранилищах, задерживающие сток для использования воды в вегетационный период на поймах или для сокращения регулировочных работ по водоприемнику; плавучие и ста­ ционарные насосные станции для удаления избыточных

203

вод с поймы, подачи воды для увлажнения или для осуше­ ния и увлажнения поймы; дождевальные устройства.

Мелиоративные мероприятия проектируют с учетом про­ ектного использования пойм и природных условий с обяза­ тельной проверкой экономической эффективности. Необхо­ димо также учитывать изменение водно-физических свойств почв и грунтов и их влияние на работу мелиоративной сис­ темы.

Основные схемы мелиорации заболоченных пойм. Пла­ новое и вертикальное положение осушительной или осуши- тельно-увлажнительной сети зависит от типа поймы и ее сельскохозяйственного использования. Правильный выбор схемы мелиорации поймы гарантирует долговечность рабо­ ты, простоту эксплуатации и создание необходимого водно­ го режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Для всех типов древнеозерных заболоченных пойм ха­ рактерно неудовлетворительное состояние рек-водоприем­ ников. Как правило, при мелиорации древнеозерных пойм реки регулируют, а при мелиорации пониженно-равнинных пойм не регулируют, и вода отводится с них самотеком или с помощью механического водоподъёма.

Регулирование реки-водоприемника при мелиорации древнеозерных пойм — основное мероприятие по коренному изменению неблагоприятного водного режима.

Для нешироких пойм, сложенных хорошо фильтрующи­ ми грунтами, когда притока грунтовых или грунтово-на- порных вод с водосбора нет или он играет незначительную роль в избыточном увлажнении пойм, можно ограничиться одним регулированием водоприемника и ограждающей се­ тью. Но в большинстве случаев, кроме регулирования во­ доприемника, требуется система осушительных и увлажни­ тельных мероприятий, которые различны для разного типа

зультате чего увеличиваются пропускная способность рус­ ла, весенние паводковые воды быстрее сходят с поймы, прекращается затопление летне-осенними паводками, по­ нижаются уровни воды в реке в вегетационный период, а вслед за этим и грунтовые воды на пойме, которая стано­ вится пригодной для обработки сельскохозяйственными машинами и возделывания культурных растений.

204

Избыточные воды из тальвегов и пониженных участков поймы отводят выборочными закрытыми дренами или. от­ крытыми каналами (с учетом расположения полей севообо­ рота, фильтрационной способности и устойчивости грунтов) или систематической регулирующей сетью.

Поступающие с водосбора на пойму поверхностные воды перехватывают нагорными или нагорно-ловчими каналами. В весенний период, когда допускается затопление поймы, вода из нагорных каналов должна поступать на пойму и обогащать ее питательными веществами. Если паводок за­ паздывает, затопление поймы не допускается, тогда воду из нагорных каналов отводят за пределы поймы. Бывшие русла притоков в пределах поймы регулируют и использу­ ют для отвода воды с поймы или ликвидируют.

На заторфованных поймах для борьбы с пожарами, которые могут привести к выгоранию значительных зале­ жей торфа, нужно проводить оградительные каналы, даже если по условиям осушения они не требуются. Каналы в конце и начале соединяются с руслом реки. Поступление воды в оградительные каналы регулируют шлюзами. В за- , сушливое время каналы используют для увлажнения поймы.

Таким образом, для этого типа пойм основными метода­ ми осушения являются ускорение отвода паводковых вод и понижение уровня послепаводковых грунтовых вод, дос­

устройством выборочно закрытых или открытых тальвеговых каналов для отвода воды из западин и понижений поймы;

перехватом и регулированием поступления вод притоков, поверхностных и почвенных вод на пойму с водосбора нагорными или нагорно-ловчими каналами;

бугров и возвышенностей для обеспечения интенсивной ра­ боты сельскохозяйственных машин;

борьбой с пожарами на заторфованных участках пойм, подачей воды из нагорных каналов;

устройством систематической регулирующей сети на отдельных пониженных участках со слабопроницаемыми

205

и прекращении летнего паводкового затопления, перехвате поступающих с водосбора грунтовых вод и понижении

и других уровней в реке в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Расчетом проверяют действие отрегулированного водо­ приемника. Если он обеспечивает понижение уровня грун­ товых вод на необходимую глубину в разные периоды ис­ пользования поймы, то другие мероприятия не проводят. Это обычно относится к поймам небольшой ширины, сло­ женным хорошо фильтрующими грунтами, с небольшим притоком грунтовых вод. Для перехвата вод притоков, грунтовых вод с водосбора и борьбы с пожарами проводят нагорно-ловчне каналы.

Если при совместном их действии не достигается необхо­ димого понижения уровня, то дополнительно проводят один или несколько глубоких каналов или глубоких дрен по пониженным местам поймы, где грунтовые воды близко расположены к поверхности. Донья каналов должны вре­ заться, а дрены закладываться в подстилающий торфяную залежь хорошо фильтрующий грунт, в котором течет грун­ товый поток.

Если уровни воды в водоприемнике нельзя понизить на глубину, обеспечивающую бесподпорную работу глу­ боких каналов при самотечном сбросе воды, а применение насосных станций экономически не оправдано или мощ­ ность торфа небольшая, то применяют закрытый дренаж или открытую сеть меньшей глубины, в зависимости от использования отдельных участков поймы. Воду из пони­ жений (озер, западин, стариц), в которых она застаивается, подпитывает грунтовые воды и повышает их уровень, уда­ ляют отдельными дренами или открытыми каналами или же

регулированием водоприемника в соответствии с предъяв­ ляемыми к.нему требованиями. По границе поймы и скло­ на, в местах выклинивания или наибольших пьезометриче­ ских уровней грунтово-напорных вод проводят ловчие .ка­ налы (дрены) для перехвата и понижения пьезометрического уровня грунтово-напорного потока на пойме.

206

Расчетом проверяют совместное действие отрегулиро­ ванного водоприемника и ловчего канала на понижение пьезометрического уровня напорного потока в пойме. Если отрегулированный водоприемник и ловчий канал не обеспе­ чивают необходимого понижения пьезометрического уров­ ня, проводят дополнительно глубокие (ловчие) каналы или глубокие дрены на самой пойме. Трассы этих каналов следует приурочивать к имеющимся на пойме тальвегам, местам выклинивания напорных вод, которые обычно хо­ рошо видны на топографических планах с донными гори­ зонталями. В тех случаях, когда имеется мощная залежь торфа или плоховодопроницаемых грунтов, вместо ловчих каналов и дрен строят дренаж с вертикальными колодцами, врезающимися в водоносный слой, или вертикальный дре­ наж для снижения уровня пьезометрической поверхности.

Для перехвата делювиальных вод, поступающих на пой­ му с водосбора, по границе поймы, выше ловчих каналов, прокладывают нагорные каналы. Если расходы поверхност­ ных склоновых вод небольшие и склоны облесены, то на­ горные и ловчие каналы заменяют нагорно-ловчими, ко­ торые перехватывают одновременно поверхностные и грун- тово-напорные воды.

Для ускорения отвода паводковых и атмосферных вод, выпадающих на пойму, дополнительно строят закрытые собиратели, кротовый дренаж или открытую сеть, в зави­ симости от конкретных условий поймы.

Для осушения пойм грунтово-напорного питания недо­ статочно регулирования водоприемника и устройства мел­ кой открытой или закрытой сети без понижения пьезомет­ рического уровня напорного потока.

Таким образом, при грунтово-напорном питании в за­ висимости от конкретных условий пойм требуется целый комплекс осушительных мероприятий:

отрегулировать водоприемник для сокращения продол­ жительности затопления поймы и понижения уровней воды в нем;

провести нагорные каналы для перехвата поверхност­ ных вод с водосбора и ловчие каналы или дрены для пере­ хвата грунтово-напорных вод .и снижения их пьезометри­ ческого уровня, а если этого недостаточно, глубокие каналы или дренаж с вертикальными колодцами или вертикальный дренаж;

устроить тальвеговые каналы для отвода вод из отдель­ ных понижений и закрытые собиратели, кротовый дре-

207

наж или открытую сеть для ускорения поверхностного стока.

При мощном грунтово-напорном питании ловчие каналы или вертикальные дренажи, которые не врезаются в водо­ носный пласт, не оказывают осушительного действия даже на прилегающие к ним земли. Напорность должна быть понижена во всех зонах ее проявления, а без этого потре­ буется очень частая закрытая или открытая осушительная сеть, но все равно нет гарантии, что в периоды интенсивных дождей будет достигнуто необходимое осушение. Места со­ средоточения наибольших пьезометрических уровней сле­ дует выявлять во время изысканий.

При осушении пойм грунтово-напорного питания тре­ буются детальные гидрогеологические исследования (с уст­ ройством глубоких скважин) для выявления геологи­ ческого строения, мощности, водоносности, напорное™ слагающих поймы пластов и взаимосвязи между водонос­ ными горизонтами. Большую помощь здесь может оказать электроразведка.

Поймы этого типа могут увлажняться путем шлюзова­ ния и дождевания, но последнее наиболее эффективно.

небольших массивов сводится к регулированию водоприем­ ника и ограждению поймы нагорными каналами для пере­ хвата стекающих со склонов делювиальных вод. Когда же поймы широкие, необходимо обеспечить своевременный отвод паводковых вод и атмосферных осадков устройством закрытых собирателей, кротового дренажа или открытой осушительной сети. Из отдельных понижений воду отводят тальвеговыми каналами.

Увлажнение пойм этого типа возможно только дождева­ нием, так как шлюзование не обеспечит увлажнения слабо­

ванием водоприемников практически невозможно, так как последние представляют собой крупные реки, иногда под­ пираемые сооружениями, которые нельзя ликвидировать или перестроить.

Защитить поймы от затопления при создании водохра­ нилищ можно незатопляемьши дамбами со шлюзами-регу­ ляторами или без них. Примером защиты пойм от за-

208

паводкового затопления, необходимой глубины и скорости понижения уровня грунтовых вод и использования пойм их обваловывают затопляемыми или незатопляемыми дам­ бами.

Незатопляемые дамбы при естественном паводковом за­ топлении строят в тех случаях, когда на поймах расположе­ ны не только сельскохозяйственные.земли, но и населенные пункты, рудники, промышленные предприятия. Их строят также, когда возможны сильные размывы и смывы почвен­ ного слоя паводковыми водами. Правда, это явление наб­ людается очень редко, как и другие стихийные явления природы. В каждом случае вопрос решается индивидуально.

Если весенние паводки из года в год проходят по пойме с большим запозданием и мешают своевременному началу сельскохозяйственных работ, следует строить незатопляе­ мые дамбы как от весеннего, так и летнего паводкового за­ топления. Если весеннее паводковое затопление продолжи­ тельное, но в течение определенного времени допустимое, то при интенсивном сельскохозяйственном использовании пойм нужно регулировать глубину, продолжительность и сроки весеннего затопления и не допускать летних паводков. В этом случае строят затопляемые дамбы, оборудованные шлюзами. Шлюзы, совмещенные с насосными сталциями или расположенные отдельно, обеспечивают возможность регулировать высоту, сроки и продолжительность павод­ кового затопления.

При ранних сроках начала и окончания прохождения весенних паводков шлюзы открывают, и вода поступает через них на пойму по мере подъема уровней в реке и по мере их спада уходит с поймы. При поздних весенних паводках, близких к началу сельскохозяйственных работ, шлюзы не открывают и не допускают воду на пойму.

Таким образом, затопляемые дамбы со шлюзами позво­ ляют регулировать затопление по глубине, продолжитель­ ности и срокам. Оставшуюся на обвалованной пойме воду удаляют за дамбу насосной станцией в течение заданного времени.

Для освоения пойм недостаточно только обвалования. На поймы поступают фильтрационные воды из водохрани­ лищ, поверхностные, грунтовые и грунтово-напориые воды и атмосферные осадки, а при затоплении и паводковые

209

воды. В зависимости от конкретных условий обвалованные поймы осушают. >

Береговой дренаж, нагорные, ловчие и тальвеговые каналы обеспечат осушение нешироких пойм на хорошо фильтрующих грунтах.

На широких поймах, если расчеты покажут, что берего­ вого дренажа, ловчих и тальвеговых каналов недостаточно, то для понижения уровня грунтовых и ускорения сброса поверхностных вод проводят редкие глубокие каналы, или дрены, или систематический дренаж.

На поймах, состоящих из плохо водопроницаемых грун­ тов, кроме ограждения от притока фильтрационных вод из водохранилищ (береговым дренажем) н делювиальных, грунтовых или грунтово-напорных с водосбора (нагорноловчими каналами), необходим быстрый отвод всех поверх­ ностных избыточных вод с поймы. Для этого устраивают тальвеговые каналы, закрытые собиратели или открытую сеть. В зависимости от конкретных-условий .поймы проек­ тируется одна или несколько насосных станций.

Насосные станции должны быть оборудованы насосами для отвода паводковых и насосами небольшой производи­ тельности для бытовых вод. Это позволит не накапливать воду в магистральных и других проводящих каналах и не подпирать регулирующую сеть, не мешать понижению уров­ ня грунтовых и своевременному отводу поверхностных вод с поймы.

На крупных поймах работа насосных станций должна быть полностью автоматизирована. Уровни воды в осуши­ тельных каналах, а следовательно, и уровни грунтовых вод можно регулировать автоматически.

При обваловании и осушении затопляемых пойм не­ обходимо определить экономическую оправданность этих мероприятий, их эффективность и окупаемость.

начала сельскохозяйственных работ или вообще не выходят на поверхность (при водохранилищах), но высокие подпи­ раемые грунтовые воды и воды водотоков (если они имеются) не позволяют интенсивно использовать пойму.

Гидромелиоративные. мероприятия могут как предуп­ реждать возможный подъем грунтовых вод на пойме до строительства подпорных сооружений на реке, так и ликви­

210