Типы, методы и техника осушения
Рациональные методы осушения определяются соотношениями элементов водного баланса и типами водного питания, устанавливаемыми гидрогеологическими, гидрологическими и почвенно-мелиоративными изысканиями.
В осушении выделяют следующие типы водного питания:
- атмосферный тип водного питания − в положительном водном балансе абсолютное значение принадлежит атмосферным осадкам, свойствен плоским ландшафтам с почвами тяжелого и среднего механического состава;
- грунтовый − в приходной части водного баланса преобладают грунтовые воды, характерен для почв среднего и легкого механического состава, низинных болот, обычен для ландшафтов с пологими склонами и низинами;
- грунтово-напорный − с преобладанием в приходной части водного баланса напорных грунтовых вод;
- намывной речной (аллювиальный) − характеризуется продолжительным затоплением паводковыми водами пойм и плавней, типичен для заболоченных рек - водоприемников с заболоченными поймами;
- намывной склоновый (делювиальный) − формируется за счет ливневых осадков на склонах с тяжелыми почвами, характерен для предгорных районов влажных субтропиков, моренных ландшафтов.
Применяют следующие основные методы и технику осушения:
1) при атмосферном типе водного питания − ускорение поверхностного стока с помощью открытых или закрытых собирателей и дополнительных мероприятии по организации поверхностного стока;
|
|
|
2) при грунтовом − ускорение внутреннего стока с понижением уровня грунтовых вод до нормы осушения закрытым дренажем или редкими глубокими каналами; при наличии потока грунтовых вод − ограждение ловчими каналами (со стороны водосбора) или береговыми дренами (со стороны водосбора), или береговыми дренами (со стороны реки, водохранилища);
3) при грунтово-напорном питании − снижение пьезометрического уровня грунтовых вод с помощью вертикального дренажа или глубоких дрен (и обычно как сопутствующее мероприятие − ускорение поверхностного стока);
4) при затоплении паводковыми водами − ограждение осушаемых земель со стороны склонов нагорными каналами и со стороны моря, реки, озера − ограждающими валами (дамбами); постройка на защищенной территории закрытой или открытой осушительной сети, насосных станций для механического удаления воды.
Для осушения земель строят осушительные системы, которые обеспечивают отвод избытка воды с осушаемой территории.
В состав осушительной системы входят:
- земельная территория с постоянными мелиоративными сооружениями и устройствами;
- осушительная сеть (регулирующая, ограждающая);
|
|
|
- водоприемник;
- ограждающие сооружения (каналы, дамбы, насосные станции);
- система для увлажнения осушаемых земель (водохранилища, водоводы и др.);
- дороги с сооружениями;
- ограждения, скотопрогоны и водопойные пункты на культурных пастбищах;
- здания, сооружения и другие для эксплуатационной службы. Состав и количество сооружений устанавливаются проектом для каждого объекта осушения.
Осушительные системы бывают открытыми (регулирующая сеть и проводящие каналы открытые) и закрытыми (регулирующая сеть − закрытые собиратели, дрены-осушители и коллекторы представляют собой подземные трубчатые водоводы).
Основные проводящие ограждающие каналы и водоприемники в обоих случаях открытые. Открытые осушительные системы применяют при первоначальном осушении торфяных болот, осушении лесов, сенокосов, а также в некоторых случаях при осушении болот под кормовые севообороты. Недостатки открытых систем: снижение коэффициента земельного использования (так как часть площади занята каналами и приканальными полосами); препятствия, создаваемые каналами для механизации работ; зарастание и другие виды дефляции каналов и пр. Закрытые осушительные системы более технически совершены, долговечны, не имеют недостатков открытых систем и предоставляют большие возможности для организации (при необходимости) увлажнения осушаемых земель. Неотъемлемой и существенной частью каждой осушительной системы является водоприемник − река или водоем, способный принимать сбрасываемую осушительной сетью избыточную воду, не вызывая в ней подпора. При неудовлетворительных показателях водоприемника его регулируют, находят новый или переходят на механический. Осушение с помощью насосных станций применяется при осушении плавней, так как самотечение системы здесь практически невозможно. Механическое осушение по эксплуатационным расходам обычно дороже самотечного, поэтому оно экономически эффективно лишь в случаях интенсивного сельскохозяйственного производства.
|
|
|
При осушении почв тяжелого механического состава (главным образом с атмосферным типом водного питания) применяют временные агромелиоративные мероприятия; бороздование поверхности, узкозагонную вспашку, гребневые и грядковые посевы, кротование, кротовый дренаж и др., которые эффективны только на фоне основной осушительной сети. Объекты осушения, за редким исключением, невозможно использовать без проведения культуртехнических работ: срезка и удаление кустарников, мелколесья, кочек, пней, корневых остатков и валунов, первичная планировка поверхности, засыпка ям, рвов и др., подъема пласта осушаемой целины и его разделка, прикатывание и выравнивание поверхности торфяных почв, внесение органических и минеральных удобрений, извести, выращивание предварительных культур и др. На осушаемых землях применяют увлажнительные мероприятия: дождевание, подпочвенное орошение путем подачи воды через дрены (в т.ч. кротовые), которые экономически оправдываются при высокой агротехнике и интенсивном использовании земель.
|
|
|
Сельскохозяйственное использование осушаемых земель определяется их географическим положением, почвенным плодородием, плановым заданием на получение сельскохозяйственной продукции и экономическими возможностями хозяйств землепользователей. Пойменные земли и низинные торфяные болота вблизи крупных населенных и промышленных центров используют для выращивания овощных культур и под кормовые угодья. В лесостепной и степной зонах на таких землях с успехом возделывают технические культуры: коноплю, лен, сахарную свеклу, картофель. Осушаемые минеральные земли используют под любые культуры, однако наиболее эффективно выращивание на них зерновых и кормовых растений. В условиях влажных (Черноморское побережье Кавказа) на осушаемых землях возделывают чай, цитрусовые, тунг, лавр, бамбук и другие, на Дальнем Востоке − сою. Осушение с дополнительным увлажнением на пойменных землях, искусственных и культурных пастбищах дает высокий хозяйственный и экономический эффект.
Оценивая осушение в народном хозяйстве, можно считать, что с его помощью экономически выгодно и технически несложно создавать в стране устойчивую кормовую базу для животноводства с продуктивностью не менее 45-60 ц/га сена (при высокой агротехнике и увлажнении до 100-120 ц/га) при низкой себестоимости, организовать высокопродуктивные овощные и мясо-молочные хозяйства (урожайность основных культур: капусты поздней − до 1000 ц/га, капусты ранней − до 300 ц, столовых корнеплодов − 300-400, картофеля − 200-250 ц, сена − до 100-120 ц/га); повысить урожайность зерновых культур на избыточно увлажненных землях не менее чем до 25-30 ц/ га.
Осушение земель за рубежом
Осушение земель за рубежом проводится в основном в избыточно увлажненных районах Северной Америки и Европы.
Общий фонд переувлажненных земель в США 110 млн. га, в том числе болот около 32 млн. га. Осушено 40 млн. га (1970 г.), из них закрытым дренажем около 9 млн. га. Построено более 8 тыс. осушительных систем (на 11% сельскохозяйственной площади).
В некоторых странах Северной Европы земледелие почти целиком или в значительной степени ведется на осушаемых землях.
В Англии на 12,4 млн. га сельскохозяйственных земель хорошо осушено 1,6 млн. га, требуют дополнительно осушения 2,8 млн. га.
Ежегодно осушается до 60 тыс. га. На тяжелых глинистых почвах применяют закрытые собиратели и в дополнение к ним − кротовый дренаж. Закрытые осушительные системы построены на 3,43 млн. га. В Ирландии осушено 1,1 млн. га, преимущественно заболоченных минеральных почв, ежегодно осушается около 19 тыс. га. В Нидерландах осушение проведено на 44% сельскохозяйственной площади. Закрытый дренаж построен на 350 тыс. га, кротовый – на 5 тыс. га. Ежегодно здесь осушается пластмассовым дренажем около 20-25 тыс. га. В Швеции осушен 1 млн. га (27% сельскохозяйственной площади) в основном керамическим дренажем. В Финляндии осушено 2,9 млн. га (33% сельскохозяйственной площади), намечено осуществить 1,2 млн. га, ежегодно осушается около 60 тыс. га. В Швейцарии осушено около 200 тыс. га; в Австрии − 102 тыс. га, в основном закрытым дренажем; нуждается в осушении 520 тыс. га. В Польше на 20 млн. га сельскохозяйственных земель осушено примерно 29%; 2,5 млн. га пашни осушено закрытым дренажем, луга и пастбища осушаются сетью открытых каналов; в осушении нуждаются 4 млн. га, ежегодно осушается 400-500 тыс. га.
Осушение в лесном хозяйстве предусматривает ликвидацию негативного влияния избытка воды на рост леса. Удаление избыточной влаги из корнеобитаемого слоя почвы − один из видов мелиорации, которая дает возможность повысить производительность заболоченных лесных почв, поднять продуктивность леса, расширить использование новых земель под лесное хозяйство. Осушение включает в себя комплекс гидротехнических, агротехнических и лесохозяйственных мероприятий, в основе которых лежат гидротехнические приемы нормированного удаления воды из корнеобитаемого слоя почвы. Оно способствует улучшению водного и воздушного режимов почвенного горизонта, более быстрому оттаиванию и прогреванию его весной, благоприятно сказывается на развитии полезной микрофлоры, повышении плодородия лесных почв. При этом питательные вещества в почве становятся более доступными для растений, активизируются рост и развитие древесных пород.
Это позволяет осваивать под лесные культуры ранее непригодные земли. В зависимости от типа леса, древесной породы, возраста древостоя, климатических условий и степени воздействия человека на водный режим можно повысить бонитет насаждения на I-III класса: в болотно-травяной группе типов леса − в черноольшанниках с III до II, ельниках – с V до II, кедровниках – с IV до II, лиственничниках – с IV до II, березняках – с V до III и в сосняках – с IV до I; в долгомошной группе типов леса: в ельниках – с IV до III, кедровниках – с IV до II и сосняках – с III до II; в травяно-сфагновой группе: в ельниках – с IV до III, кедровниках – с V до III, лиственничниках – с V до III, березняках – с V до IV и сосняках – с IV до II; в сосняках cфагновых – с IV до III и сосняках по верховому болоту – с V до IV.
В лесном хозяйстве осушение разделяли на период неосознанного применения, но с использованием его результатов, и осознанного, когда осушение переувлажненных лесных земель проводилось ради указанных выше целей. Большей частью неосознанное осушение лесов являлось следствием подготовки земель для нужд сельского хозяйства и строительства транспортных каналов. Такие работы проводились еще в период цивилизаций ацтеков и инков, в древнем Египте (3 тыс. лет до н.э.), Месопотамии и Древнем Риме (2 тыс. лет до н.э). В Европе такое осушение насчитывает около 10 столетий.
Объекты и режим осушения
По имеющимся данным, осознанное лесоосушение впервые начали применять в России более 160 лет назад. Это, прежде всего, работы в районе современного пос. Лисино и в других местах под Ленинградом. Большой вклад в осушение лесов внесли Западная и Северная экспедиции, работавшие в конце XIX в. под руководством русских ученых И.И. Жилинского и И.К. Августиновича. За период их работы было осушено около 750 тыс. га заболоченных лесов и болот.
Объекты осушения − болота, заболоченные и избыточно увлажненные леса постоянного или временного переувлажнения. Для их осушения строят осушительные системы (преимущественно открытые), осушительная сеть которых обеспечивает отвод избытка воды до нормы осушения или до экономически обоснованной степени осушения (ниже нормы). Методы и способы осушения определяются типом водного питания и видом лесохозяйственного использования территории.
При атмосферном типе водного питания основным методом осушения является ускорение поверхностного стока главным образом с помощью открытых собирателей (закрытые применяют пока в опытном порядке); при грунтовом − ускорение подземного стока с понижением грунтовых вод до необходимого уровня открытыми каналами (редко дренажа); при наличии потока грунтовых вод − перехват его ловчими каналами со стороны водосбора; при грунтово-напорном типе − снижение уровня подземных вод вертикальным дренажем или глубокими каналами (дренами) в сочетании с ускорением поверхностного стока; при склоновом (делювиальном) − ограждение осушаемых земель со стороны склонов нагорными каналами и перехват склонового стока каналами на самой осушаемой территории; или намывном (аллювиальном) − ограждении территории дамбами (валами) со стороны реки, озера, моря, постройка осушительной сети со шлюзами на магистральном канале и насосных станций для удаления воды.
В сухие периоды в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения применяют регулирование водного режима осушаемых почв задержанием сброса избытка или подачей ее в каналы со шлюзами при наличии водного источника и малой глубине торфа, подстилаемого хорошо фильтрующими песчаными грунтами.
Осушение заболоченных лесов в необходимых случаях сочетают с внесением минеральных удобрений для повышения продуктивности осушаемых насаждений. Гранулированные удобрения на торфяных почвах действуют более длительный срок, чем на минеральных, обеспечивая повышение текущего прироста в 1,3-3 раза. Например, применение фосфорнокалийных удобрений в ельниках и лиственничниках травяносфагновых повышает величину их дополнительного прироста, полученного при осушении, на 40%, в сосняках по богатому переходному болоту − на 30%, в ельниках и сосняках долгомошниках − почти в 2 раза, сосняках и кедровниках травяносфагновых − в 2 раза, в сосняках по бедному переходному болоту − на 70%
К концу 1983 г. в СССР было осушено около 5,5 млн. га заболоченных лесов и лесных болот главным образом в Европейской части и незначительная площадь − в Западной Сибири. Основные объекты осушения: заболоченные хвойные насаждения в районах интенсивного лесного хозяйства, зонах активного заболачивания вырубок, вокруг городов и населенных пунктов.
Безлесные болота с целью выращивания на них леса естественным путем или создания лесных культур осушают в малолесных районах, зеленых зонах городов и населенных пунктов, в районах массового осушения заболоченных лесов и сельскохозяйственных земель. Осушение заболоченных лесных земель оздоровляет территорию путем снижения влажности приземного слоя воздуха и увеличения содержания кислорода в нем, уменьшается количество кровососущих насекомых, создаются лучшие условия для работы и отдыха трудящихся.
Режим осушения устанавливает нормы осушения и сроки понижения уровня грунтовых вод в наиболее распространенных осушительных системах одностороннего действия. Определяется путем наблюдений на опытных участках и расчетами в соответствии с биологическими особенностями древесных пород, климатическими, почвенными и гидрологическими условиями осушаемого участка, методом и способом осушения, технологией посадки и ухода за сеянцами, саженцами в лесных питомниках и за лесными культурами.
Понятие режим осушения в полной мере применимо и к осушительным системам двустороннего действия (осушительно-увлажнительным или осушительно-оросительным), где режим влажности корнеобитаемого слоя почвы зависит также от нормы орошения, сроков и числа поливов сеянцев, саженцев и особо ценных лесных насаждений. При этом на осушаемой площади выдерживается такой режим осушения, который обеспечивает оптимальные условия произрастания древесных пород, а сам режим (оросительная и поливная норма, число и сроки поливов и т.д.) определяют расчетом. В меньшей мере это понятие применимо к осушительным системам с предупредительным шлюзованием, позволяющим перераспределить размер и сроки отвода избыточных вод. Под режимом осушения понимают также сроки достижения и величину расчетной нормы осушения. Расчетная норма осушения (для большинства хвойных пород) должна быть достигнута к средней дате начала роста корней, которая на территории Европейской части РФ варьирует в следующих пределах: Воронежская область − 1 мая, Московская область − 11 мая, Калининская область − 13 мая, Кировская область − 16 мая, Вологодская область − 19 мая, Архангельская область − 1 июня, Коми − 2 июня, Мурманская область − 16 июня.
Режим осушения в течение вегетационного периода характеризуется средневегетационной нормой (например, для большинства хвойных пород 40-70 см), которая для успешного роста древесных насаждений должна выдерживаться таким образом, чтобы суммарный срок затопления слоя распространения корневых систем в год расчетной обеспеченности осадков вегетационного периода не превышал 65-85 суток из 100. Для надежного обеспечения оптимального водного режима на осушаемых площадях осушительные системы целесообразно рассчитывать на осадки вегетационного периода средневлажного года (25%-ной обеспеченности).
Типы осушительных систем
Осушительная система − это избыточно увлажненная территория государственного лесного фонда вместе с сетью каналов, дрен и другими гидротехническими и эксплуатационными сооружениями, обеспечивающими ее осушение. Основные элементы осушительной системы: регулирующая, ограждающая и проводящая сети, составляющие осушительную сеть; водоприемник (река, озеро, море, рыхлые породы подстилающих горизонтов грунта и др.): гидротехнические сооружения; дорожная сеть (лесовозные и лесохозяйственные дороги, проезды вдоль каналов, мосты, водопропускные трубы, скотопрогоны, пешеходные мостики и др.); противопожарные сооружения (огородительные противопожарные каналы, шлюзы на каналах с постоянным током воды, противопожарные водоемы и др.); эксплуатационные сооружения (гидротехнические посты, наблюдательные скважины и др.).
По способу осушения осушительные системы бывают открытые (регулирующая сеть − открытые каналы) и закрытые (регулирующая сеть − закрытые собиратели, дрены-осушители и др., представляющие собой подземные трубчатые водоводы).
Основные проводящие и ограждающие каналы в обоих случаях открытые. Открытые осушительные системы, используемые при осушении заболоченных лесов и лесных болот, несмотря на технические недостатки, преобладают вследствие меньших затрат на их устройство. Закрытые осушительные системы технически более совершенны и долговечны, но значительно дороже открытых и применяются при осушении лесных питомников, территории подсобных хозяйств, культурных пастбищ, садов и огородов, а также в опытных целях. Закрытые осушительные системы позволяют производить увлажнение осушаемых земель в засушливые периоды вегетации растений.
Неотъемлемая часть осушительной системы − водоприемник (обычно река или водоем), способный принять сбрасываемую осушительной сетью воду, не вызывая в сети подпора. При недостаточной пропускной способности или неустойчивом русле водоприемник регулируют путем расчистки, спрямления, углубления и расширения русла.
По методу отвода воды из осушительной сети осушительные системы бывают самотечные (вода поступает в водоприемник самотеком) и с машинным водоподъемом (воду из магистральных каналов откачивают в водоприемник с помощью насосных станций). Машинный водоподъем применяют редко − при осушении ценных лесонасаждений, национальных парков или земель подсобного хозяйства, расположенных на приморских низменностях (например, в Калининградской области), низких речных и озерных поймах, где самотечные системы невозможны.
По характеру воздействия на водный режим осушаемой территории осушительные системы одностороннего действия (преобладают при осушении лесов) обеспечивают только отвод воды; двустороннего действия (осушительно-увлажнительные), регулирующие водный режим почв путем задержания и перераспределения по времени избыточной воды и пополнения ее запасов в корнеобитаемом слое почвы в засушливые периоды главным образом шлюзованием осушительных каналов. Осушительные системы двустороннего действия дают возможность в течение вегетационного периода поддерживать в корнеобитаемом слое почвы водный режим, близкий к оптимальному. Они целесообразны при осушении особо ценных насаждений в лесных питомниках в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения.
Конструкция осушительных систем зависит от почвенных, гидрологических, хозяйственно-экономических условий территории государственного лесного фонда. Осушительные системы строятся силами лесных машинно-мелиоративных станций (ЛММС), расположенных главным образом в Европейской части РФ.
Вопросы для самоконтроля
1. Задачи осушительной мелиорации.
2. Открытый способ осушения.
3. Дренажный способ осушения.
4. Элементы осушительной системы.
5. Влияние осушения на повышение продуктивности лесных насаждений.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 1245; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!