А. М. Рокочинський, Г. І. Сапсай, В. Г. Муранов,

А.М.Рокочинський, Г.І.Сапсай, В.Г.Муранов,

П.І. Мендусь, А.С.Теслюкевич

ОСНОВИ ГІДРОМЕЛІОРАЦІЙ

 

За редакцією професора А. М. Рокочинського

Навчальний посібник

 

Європейська кредитно-трансферна система

Для студентів напряму підготовки

6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)”

Рівне - 2012

УДК 626.8 (075)

ББК 40.6 я7-6

О-75

 

Затверджено вченою радою Національного університету водного господарства та природокористування.

(Протокол № 2 від 24 лютого 2012 р.)

 

Рецензенти:

Ткачук М.М, доктор технічних наук, професор Національного університету водного господарства та природокористування (м. Рівне);

Нестерук Й.П, кандидат технічних наук, доцент Національного університету водного господарства та природокористування (м. Рівне).

А.М. Рокочинський, Г.І. Сапсай, В.Г. Муранов, П.І. Мендусь,

А.С. Теслюкевич та ін.

О-75 Основи гідромеліорацій: Навч. посібник / за редакцією професора А. М. Рокочинського.– Рівне: НУВГП, 2012. – 264 с.:іл.

Навчальний посібник містить програмний матеріал дисципліни «Основи гідромеліорацій», контрольну тестову програму, глосарій основних термінів, список рекомендованої літератури.

Наведена характеристика методів меліорації земель в гумідній та арідній зонах, конструкції гідромеліоративних систем, принципи проектування та розрахунку елементів гідромеліоративних систем спеціальні види гідромеліорацій.

Посібник відповідає затвердженій робочій програмі дисципліни «Основи гідромеліорацій» та призначений для студентів вищих навчальних закладів напряму підготовки 6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)”.

Табл.. Іл.. Бібліогр. Назв.

УДК 626.8 (075)

ББК 40.6 я7-6

Ó Рокочинский А.М, Сапсай Г.І, Муранов В.Г,

Мендусь П.І, Теслюкевич А.С., 2012

Ó Національний університет водного

господарства та природокористування, 2012

Передмова (А.М. Рокочинський) 7

1.Загальні відомості про меліорацію земель в Україні (А.М. Рокочинський, Г.І. Сапсай, В.Г. Муранов, П.І. Мендусь, А.С. Теслюкевич) 8

1.1. Сутність меліорації земель. Класифікація меліорацій. 8

1.2. З історії розвитку меліорації 14

Контрольні питання: 19

2. Осушення земель (А.М. Рокочинський, Г.І. Сапсай, В.Г. Муранов,П.І. Мендусь, А.С. Теслюкевич) 20

2.1. Водний режим ґрунтів. Вимоги сільськогосподарських культур до водного режиму 20

2.1.1. Водний режим ґрунтів (В.П. Волошин) 20

2.1.2. Норма осушення. 21

2.1.3. Водно-балансові розрахунки (С.В. Шалай) 25

2.1.4. Встановлення необхідності і спрямованості меліоративних заходів 28

Контрольні питання: 29

2.2. Види заболочених земель та їх характеристика. 30

Типи водного живлення методи. 30

і способи осушення. 30

2.2.1. Заболочені землі та їх характеристика. 30

2.2.2. Типи водного живлення та причини надлишкового зволоження 34

2.2.3. Методи і способи осушення. 38

Контрольні питання: 39

2.3. Осушувальні системи. 39

2.3.1. Загальна характеристика осушувальної системи.. 39

2.3.2. Регулююча мережа (П.П. Волк) 43

2.3.3. Провідна мережа (Р.М. Коптюк) 61

2.3.4. Водоприймачі 69

Контрольні питання: 70

2.4. Проектування і розрахунки. 71

окремих елементів осушувальних систем.. 71

2.4.1. Розрахункові витрати.. 71

2.4.2. Гідравлічні розрахунки.. 73

2.4.3. Визначення витрат і діаметрів закритих колекторів. 76

2.4.4. Огороджуюча осушувальна мережа. 79

2.4.5. Дороги на системі 82

2.4.6. Споруди на осушувальних системах. 84

Контрольні питання: 88

2.5. Управління водним режимом грунтів. 88

2.5.1. Методи і способи зволоження осушуваних земель. 90

2.5.2. Підґрунтове зволоження. 91

2.5.3. Дощування осушуваних земель. 92

2.5.4. Конструктивні особливості осушувально-зволожувальних систем 95

Контрольні питання: 98

3. Зрошування земель (А.М. Рокочинський, Г.І. Сапсай, В.Г. Муранов, П.І. Мендусь, А.С. Теслюкевич) 99

3.1 Зрошування земель і зрошувальні системи. 99

3.1.1. Поняття про зрошування земель. Економічна ефективність зрошування 99

3.1.2. Види зрошування. Встановлення необхідності у зрошуванні земель 99

3.1.3. Способи зрошування (В.А. Живиця, С.М. Кропивко) 101

3.1.4. Вплив зрошування на ґрунт, рослини i мікроклімат. 101

3.1.5. Обводнення земель. 102

3.1.6. Зрошувальна система та її елементи.. 103

Контрольні питання: 105

3.2 Режим зрошування сільськогосподарських культур. 105

3.2.1. Оптимальні умови для розвитку сільськогосподарських культур 105

3.2.2. Сумарне водоспоживання сільськогосподарських культур. 106

3.2.3. Зрошувальна i поливна норми (М.Є. Козішкурт) 108

3.2.4. Режим зрошування окремої сільськогосподарської культури (М.Є. Козішкурт) 112

3.2.5. Режим зрошування сівозміни.. 114

Контрольні питання: 117

3.3. Зрошувальні системи при різних способах поливу сільськогосподарських культур 118

3.3.1. Основні способи зрошування. 118

3.3.2. Всмоктування i фільтрація води у ґрунті 119

3.3.3. Поверхневе зрошування (С.П. Мендусь) 120

3.3.4. Дощування і дощувальні системи (В.А. Живиця, С.М.Кропивко) 130

3.3.5. Дрібнодисперсне зволоження. 145

3.3.6. Внутрішньоґрунтове зрошування. 149

3.3.7. Мікрозрошування сільськогосподарських культур. 150

3.3.8. Субіригація. 153

Контрольні питання: 154

3.4. Проектування і розрахунки провідної зрошувальної мережі 155

3.4.1. Типи зрошувальної мережі 155

3.4.2. Відкрита провідна зрошувальна мережа. 155

3.4.3. Трубчаста зрошувальна мережа. 168

Контрольні питання: 171

3.5. Джерела зрошування та охорона довкілля. 172

3.5.1. Види джерел води для зрошування і обводнення. 172

3.5.2. Узгодження режиму зрошування сільськогосподарських культур з режимом вододжерела 173

3.5.3. Якість поливних вод 174

3.5.4. Природоохоронні заходи.. 175

Контрольні питання: 175

4. Спеціальні види гідромеліорацій (А.М. Рокочинський, Г.І. Сапсай, В.Г. Муранов, П.І. Мендусь, А.С. Теслюкевич) 177

4.1. Заходи боротьби з руйнівною дією води. 177

4.1.1. Підтоплення територій (В.А. Живиця) 177

4.1.2.Захист територій і населених пунктів від паводків (В.А.Живиця) 184

4.1.3. Рекультивація і ренатуралізація земель. (С.Ю. Громаченко) 195

Лісотехнічні і ландшафтні меліорації (С.М. Козішкурт) 195

Контрольні питання: 200

4.2. Меліорація засолених земель. 201

4.2.1. Причини засолення і заболочування зрошуваних земель. Класифікація засолених ґрунтів 201

4.2.2. Методи меліорації засолених земель (М.Є. Козішкурт) 204

4.2.3. Промивання засолених ґрунтів (М.Є. Козішкурт) 205

4.2.4. Типи дренажів на зрошуваних землях. 207

4.2.5 Проектування і розрахунок дренажу. 208

Контрольні питання: 211

4.3. Теплові меліорації (В.П. Востріков) 211

4.3.1. Тепловий фактор у житті рослин. 211

Теплові меліорації 211

4.3.2. Методи та способи теплових меліорацій.. 213

4.3.4. Еколого – економічні аспекти 219 теплових меліорацій.. 219

Контрольні питання: 221

Тестова програма. 222

Термінологічний словник. 250

Література. 262

 

 

 

Передмова

 

Дисципліна “Основи гідромеліорацій” включена до переліку рекомендованих навчальних дисциплін підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр” напряму підготовки “Гідротехніка (водні ресурси)”. Вона є першою, яка достатньою мірою знайомить майбутнього фахівця професійного спрямування “Гідромеліорація” із завданнями та проблемами галузі водного господарства, а також шляхами їх вирішення.

Тому при написанні посібникаавтори ставили наступні завдання:

по-перше: дати студентам зрозуміти значення гідромеліорацій земель як засобу ефективного ведення сільськогосподарського виробництва;

по-друге: ознайомити студентів зі станом та проблемами гідромеліорацій на сучасному етапі, шляхами їх можливого вирішення або мінімізації;

по-третє: дати студентам основи знань з питань регулювання водного режиму ґрунтів і відповідних технологій, проектування і розрахунків елементів гідромеліоративних систем, спеціальних видів гідромеліорацій;

по-четверте: мобілізувати студентів на глибоке, творче та свідоме вивчення дисципліни як відповідного ступеня оволодіння спеціальністю.

Заклади вищої освіти України повинні готувати спеціалістів нового типу, які можуть кваліфіковано впроваджувати в практику різних галузей економіки досягнення науково-технічного пргресу. Це потребує реформування вищої школи шляхом впровадження динамічної ступеневої підготовки фахівців, інноваційних технологій навчання, удосконалення механізму оволодіння спеціальністю і становлення фахівців.

Головною метою навчальної дисципліни “Основи гідромеліорацій” є формування у майбутніх фахівців умінь та знань сучасних технологій регулювання водного режиму ґрунтів, конструкцій, методів проектування та розрахунку гідромеліоративних систем.

Загальні відомості про меліорацію земель в Україні

 

Осушення земель

Водний режим ґрунтів. Вимоги сільськогосподарських культур до водного режиму

 

Водний режим ґрунтів

Для отримання високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур необхідно створювати оптимальні умови всіх найважливіших для життя рослин факторів зовнішнього середовища: вологи, повітря, тепла і світла, сонячної радіації та поживних речовин у ґрунті.

За допомогою меліоративних заходів регулюють водно-повітряний режим ґрунту, а за допомогою його — поживний і частково тепловий режим.

Водний режим ґрунтів повинен бути таким, при якому забезпечуються оптимальні умови для росту сільськогосподарських культур і створюються зручні умови для прохідності по полях сільськогосподарських машин.

У зв'язку з цим необхідний водно-повітряний режим ґрунту встановлюють для таких критичних періодів:

1 ) основних сільськогосподарських робіт;

2) росту сільськогосподарських рослин (вегетаційний період);

Періоди найбільшого перезволоження ґрунту — весняного сніготанення та літньо-осінніх злив і затяжних дощів — називаються критичними.

Необхідний водно-повітряний режим ґрунтів характеризується такими показниками: аерацією і вологістю, запасами ґрунтової вологи, нормами осушення, тривалістю поверхневого затоплення і перезволоження (підтоплення) кореневмісного шару.

Аерація ґрунту повинна бути такою, при якій забезпечується вільний газообмін між ґрунтом та атмосферою. Оптимальний рівень аерації становить 20...40 % шпаруватості ґрунту. При наявності у ґрунті повітря менше 15...20 % об'єму його пор газообмін відбувається повільно, коли у грунті мало кисню, слабко розкладаєть­ся органічна речовина, підвищується кислотність, починається оглеювання, що призводить до зниження врожаїв сільськогосподар­ських культур.

Оптимальна вологість осушуваних ґрунтів у вегетаційний період повинна становити 55…80 % повної вологоємкості. Більші значення (70..80%) відповідають вологолюбним рослинам, (трави, овочі), менші (55...65 %) — зерновим та технічним куль­турам.

 

 

Рис. 2.1. Графік залежності вологості ґрунту від глибини стояння рівня ґрунтових вод

 

При відхиленні вологості ґрунтів від оптимальної більше як на 10…15% рослини потерпають або від недостачі або від надлишку вологи.

На осушуваних землях при близькому (1,0...1,3 м) заляганні ґрунтових вод до поверхні вологість кореневмісного шару визначається інтенсивністю капілярного підживлення вологи від ґрунтових вод та інтенсивністю випаровування її в атмосферу.

На рис. 2.1 зображено графік залежності вологості ґрунтів зони аерації від глибини стояння рівня ґрунтових вод.

При наявності такого зв'язку переходять від необхідної вологості ґрунтів до необхідної глибини стояння рівня ґрунтових вод або норми осушення.

 

Норма осушення

Норма осушення — це оптимальна глибина стояння рівня ґрунтових вод, від поверхні ґрунту під час осушування, яка забезпечує сприятливі умови для вирощування сільськогосподарських культур.

Термін «норма осушення» — універсальний показник водного режиму ґрунтів, його вперше застосував О. М. Костяков у 1915 році.

 

Таблиця 2.1

Водно-балансові розрахунки

Водний режим на меліорованих землях протягом року істотно змінюється і можливі його зміни необхідно встановлювати або прогнозувати раніше, на стадії проектування. Прогнозування зміни вологозапасів у ґрунті виконується для всіх сільськогосподарських культур, що вирощуються на осушуваних землях, для різних за вологістю років. При встановленні потреби у додатковому зволоженні осушуваних земель водно-балансові розрахунки виконуються для середнього, сухого і сильнопосушливого вегетаційного періодів з забезпеченістю (ймовірністю перевищення) за опадами 50, 75 і 90%, а за дефіцитами вологості повітря — відповідно 50, 25 і 10%.

Для вегетаційного періоду розрахунок водного балансу кореневмісного шару ґрунту виконують за формулою:

 

, (2.1)

 

де — показник водного балансу, м³/га; при негативному його значенні (- ) у вегетаційний період буде спостерігатись дефіцит ґрунтової вологи і необхідне додаткове зволоження сезонною нормою при позитивному значенні показника водного балансу у ґрунті буде надлишок вологи (+ ), який необхідно відвести для підтримання у кореневмісному шарі ґрунту допустимих запасів вологи; — запас продуктивної вологи у ґрунті на початок вегетаційного періоду, м³/га; — ефективні опади за вегетаційний період, м³/га; це та частина опадів, яка надходить у ґрунт і збільшує запаси ґрунтової вологи; — сумарне випаровування (водоспоживання) рослинами і грунтом за вегетаційний період, м³/га.

Складові рівняння водного балансу визначаються так.

1. Запас продуктивної вологи у розрахунковому шарі ґрунту, м³/га, на початок вегетаційного періоду визначають за формулою:

 

(2.2)

 

де — шпаруватість ґрунту, % від об'єму; — потужність розрахункового (кореневмісного) шару ґрунту, приймається, як правило, 1 м; і — середня для розрахункового шару в відсотках від повної вологоємкості вологість ґрунту на початок вегетаційного періоду і найменша допустима у вегетаційний період.

2. Ефективні опади, м³/га, за вегетаційний період визначають за формулою:

 

(2.3)

 

(2.4)

 

де — переводний коефіцієнт від шару опадів (у мм) до об'єму води (у м³/га) 1 мм = 10 м³/га; — коефіцієнт стоку; — коефіцієнт використання опадів; — розрахункові опади за вегетаційний період, мм.

 

Таблиця 2.2

Значення коефіцієнта а

Культури	Основна продук- ція	Коефі-цієнт α,	Культури	Основна продукція	Ко- ефі-цієнт α,
Багаторічні трави	Сіно	187,5	Буряки цукрові	Корені	46,0
Багаторічні трави	Зелена маса	50,7	Буряки кормові	»	26,4
Кукурудза	Те ж	19,2	Капуста	Головки	36,3
Зернові ярі	Зерно	70,6	Морква	Корене-плід	38,2
Зернові озимі	»	70,6	Картопля	Бульби	57,1
продовження таблиці 2.2
Зернобобові	»	100,8	Томати	Плоди	24,3
Кормові коренеплоди	Корені	24,6	Льон	Волокно + зерно

 

3. Сумарне випаровування, м³/га, за вегетаційний період на осушуваних землях України рекомендується визначати за формулою А.М. Янголя:

(2.5)

де — коефіцієнт, що залежить від виду сільськогосподарських культур (табл. 2.2); — проектна врожайність сільськогосподарських культур, т/га; — коефіцієнт, що залежить від середньої за вегетаційний період глибини залягання рівня ґрунтових вод (табл. 2.3); — сума середньо-добових дефіцитів вологості по­вітря за вегетаційний період, мм.

 

Таблиця 2.3

Значення коефіцієнта п

Н, м	п	Н, м	п
0,6	5,2	0,9	3,1
0,7	4,4	1,0	2,7
0,8	3,8	1,1	2,3

 

На основі водно-балансових розрахунків встановлюють тип меліоративної системи та необхідну кількість води М на зволоження. Якщо для більшості сільськогосподарських культур величина М для середнього і сухого років негативна, то слід проектувати осушувально-зволожувальну систему двосторонньої дії, якщо величина М позитивна — осушувальну систему односторонньої дії, якщо значення М наближається до 0, то проектують осушувальну систему з попереджувальним шлюзуванням.

 

І способи осушення

Методи і способи осушення

У меліоративній практиці застосовують два терміни: метод осушення і спосіб осушення.

Методи осушення визначають основні шляхи усунення надлишкової зволоженості земель (або принципи дії на водний режим). Вони призначаються залежно від типів водного живлення та причин надлишкового зволоження.

Застосовуються такі основні методи осушення:

1) зниження рівня ґрунтових вод — на об'єктах ґрунтового без­напірного водного живлення на водопроникних ґрунтах;

2) зниження напірності ґрунтових вод — на об'єктах грунтово-напірного водного живлення;

3) прискорення стоку поверхневих вод і відведення води з орного горизонту — на об'єктах атмосферного водного живлення на водорозділах і пологих схилах з важкими за механічним складом слабководопроникними ґрунтами;

4) огородження осушуваної території від припливу з боку поверхневих та ґрунтових вод (перехоплювання цих вод).

Способи осушення — це технічні заходи, за допомогою яких забезпечується боротьба з надлишковим зволоженням земель; вони залежать від методів осушення, господарського використання територій, економічних можливостей, досягнень науки і техніки.

У наш час осушення виконують такими основними способами: 1) закритим горизонтальним дренажем; 2) відкритими каналами; 3) нагірними і ловильними каналами; 4) вертикальним дре­нажем.

Всі розглянуті методи і способи осушення земель необхідно застосовувати у комплексі з такими заходами:

1) регулюванням річок-водоприймачів з метою поліпшення умов пропуску паводків на заплавах;

2) регулюванням (затриманням) стоку на водозборі і у верхів'ї річки за допомогою будівництва ставків та водосховищ, створення лісових смуг та ін.;

3) агромеліоративними заходами, спрямованими на прискорення поверхневого стоку або підвищення водопроникності осушуваних земель.

 

Контрольні питання:

1. Вкажіть у чому відмінність боліт, заболочених земель та перезволожених земель?

2. Що називається болотом?

3. Назвіть фактори під дією яких відбувається надлишкове

зволоження земель.

4. Назвіть основні типи водного типу живлення надлишково

зволожених земель. Приведіть схеми, що описують

формування таких земель?

5. Перерахуйте основні недоліки перезволожених земель з

точки зору сільськогосподарського виробництва.

6. Назвіть основні причини надлишкового перезволоження.

7. Що таке метод осушення?

8. Що таке спосіб осушення?

9. Назвіть та опишіть основні методи осушення.

10. Назвіть та опишіть основні способи осушення.

Осушувальні системи

Регулююча мережа

Регулююча мережа призначена для відведення із ґрунтів надлишкової вологи і підтримання в них необхідного водно-повітряного режиму.

Регулююча мережа за принципом дії поділяється на дренажну, що забезпечує своєчасне зниження рівня ґрунтових вод до норми осушення, і збиральну, яка забезпечує відведення надлишкових поверхневих вод і вод з орного горизонту у задані строки.

Мережа для пониження рівня ґрунтових вод проектується на порівняно водопроникних ґрунтах (з коефіцієнтом фільтрації у верхньому метровому шарі понад 0,5 м/доб); мережа для прискорення поверхневого стоку використовується при осушенні важких за механічним складом ґрунтів. Ці види мереж відповідають двом основним методам осушення.

За конструкцією регулююча мережа виконується відкритою (канали) або закритою (закритий дренаж).

За розміщенням на місцевості мережа може бути систематичною при осушенні всієї території або вибірковою для осушення окремих ділянок.

За способом улаштування поділяються на траншейні і без траншейні. За матеріалом з якого виготовлено дренаж: матеріальна і нематеріальна.

Переваги і недоліки відкритої і закритої регулюючої осушувальної мережі. Відкриті регулюючі канали прості за конструкцією і дешеві у будівництві. Але вони мають ряд значних недоліків: 1) разом з смугами відчуження займають значну частину осушуваної площі (до 15...20 %), у зв'язку з чим знижується коефіцієнт земельного використання - КЗВ; 2) ускладнюють роботу сільськогосподарських машин і знижують їх продуктивність (оскільки відстані між каналами до 100 м); 3) при осушенні відкритими каналами потрібно багато споруд - шлюзів-регуляторів і переїздів; 4) канали є розсадниками бур'янів; 5) значні експлуатаційні витрати на обслуговування.

Тому використання відкритої мережі у наш час обмежене.

При влаштуванні закритої осушувальної мережі не буде втрат площ і підвищується КЗВ, немає перепон щодо механізації сільськогосподарських робіт, спрощується і здешевлюється експлуатація системи, полегшується внутрішньогосподарське землевпорядкування, скорочується кількість споруд на відкритих каналах.

До недоліків закритої мережі належать: 1) повільне відведення поверхневих вод; 2) висока вартість будівництва.

Незважаючи на ці недоліки закритий дренаж є основним способом осушення сільськогосподарських угідь.

Зниження рівнів ґрунтових вод у водопроникних ґрунтах відбувається за рахунок створення за допомогою штучних дрен або каналів різниці тиску, в результаті якої відбувається відтік води з ґрунту. Ґрунтові води рухаються у бік дрен по лініях течії, розміщених перпендикулярно до лінії однакового тиску (рис. 2.8).

Швидкість руху ґрунтових вод, м/с, визначається за формулою Дарсі—Дюпюї

 

, (2.6)

 

де — коефіцієнт фільтрації, м/с; і — градієнт напору ґрунтових вод, який визначається як ; — спад напору за довжиною .

Питомий приплив на одиницю довжини дрени або каналу з одного боку , м²/с, визначається за формулою: при інфільтраційному живленні (рис. 2.9 а).

 

(2.7)

при ґрунтовому живленні (рис. 3.4,б)

 

(2.8)

 

де — напір між дренами; — напір над дренами, м; — напіввідстань між дренами, м; — коефіцієнт висячості або збільшення припливу.

 

Рис.2.8. Схема руху грунтових вод до дренажного пристрою

 

1- крива депресії; 2 - лінії токів; 3 - лінії однакового тиску

 

 

Рис. 2.9. Схема до розрахунку притоку води до дрен

 

а - при інфільтраційному живленні; б - при грунтовому живленні

 

Для довершених дрен, що лежать на водоупорі, коли . Для недовершених дрен, коли водоупор міститься нижче дрен, коефіцієнт висячості можна визначити за формулою В. С. Козлова:

 

(2.9)

Де - потужність водопроникного шару, м; при великій потужності водопроникних ґрунтів рекомендується приймати = 4...6 м; Т - глибина закладання дрен, м; - зовнішній радіус дрен, м.

Глибина закладання регулювальних дрен повинна бути більшою необхідного зниження рівня ґрунтових вод (норми осушення) внаслідок спаду депресійної кривої від міждрення до дрен (рис. 2.10). При цьому наближенню необхідна глибина закладання дрен , м, визначається за залежністю Т, де - норма осушення на посівний період, для сільськогосподарських культур ранньої весняної сівби приймається 0,45...0,6 м; - спад депресійної кривої від міждрення до дрен, що залежить від інтенсивності відведення дренажних вод і відстані між дренами, на кінець передпосівного критичного періоду, становить у середньому 0,3...0,5 м.

 

Рис. 2.10. Схема до розрахунку глибини закладання дрен і відстані між ними

 

1 – рівень ґрунтових вод на початку розрахункового періоду; 2 – те саме в кінці розрахункового періоду; 3 – поверхня землі; 4 – водоупор; 5 – дрена

 

Глибина закладання матеріальних дрен, крім того, повинна бути більше глибини промерзання ґрунтів у даній місцевості, інакше дрени будуть закупорюватись льодом, тривалий час не будуть працювати і швидше зруйнуються.

У торф'яних ґрунтах глибину закладання дрен збільшують на величину осідання і спрацювання торфу.

Оптимальну глибину закладання гончарних і пластмасових дрен у польових сівозмінах на мінеральних ґрунтах і в торфовищах після їх осідання приймаються 1,0...1,2 м, у садах - 1,2...1,4 м. Середня глибина закладання кротових дрен у торф'яних ґрунтах 0,8... 1,0 м. Мінімальна глибина закладання кротових дрен - 0,6...0,7 м (при меншій глибині кротові дрени будуть протискуватись машинами, що проходять по поверхні); для гончарних і пластмасових дрен при пересіченні ними окремих мікропонижень мінімальну глибину приймають 0,8 м. Для запобігання нерівномірності осушення максимальна глибина закладання дрен не повинна перевищувати середню більше як на 0,3...0,4 м.

Відстань між дренами встановлюється розрахунком і коректується дослідними даними існуючих осушувальних систем, побудованих в аналогічних умовах, та рекомендаціями науково-дослідних організацій.

Відстань між дренами залежить від: 1) водно-фізичних властивостей ґрунтів і в першу чергу від коефіцієнта фільтрації і коефіцієнта водовіддачі ; 2) глибини закладання дрен ; 3) норми осушення ; 4) розрахункового часу , за який необхідно забезпечити зниження рівня ґрунтових вод на ; 5) від кліматичних факторів і, в першу чергу, від опадів та випаровування е; 6) від місцевих умов - похилів поверхні землі, місця розташування дренажу на схилі та ін.

Відстань між довершеними дренами (які прорізають весь водопроникний шар ґрунтів і лежать на водоупорі) визначають за формулами:

 

О. М. Костякова

 

; (2.10)

А. М. Янголя

 

; (2.11)

 

Й. Роте

(2.12)

 

де - відстань між довершеними дренами, м; - коефіцієнт фільтрації водопроникного шару грунтів, м/добу; - розрахунковий час зниження рівня ґрунтових вод посередині між дренами від до , приймається для умов України 10...15 діб; и - глибина стояння рівня ґрунтових вод на початку розрахункового передпосівного періоду, становить 0...0,1 м, - необхідна глибина стояння рівня ґрунтових вод (норма осушення) посередині між дренами на кінець передпосівного періоду, приймається 0,45... 0,6 м; - середня глибина закладання дрен, м; - напір води на початку розрахункового періоду, ; - напір наприкінці розрахункового періоду, ; - середній за розрахунковий період напір між дренами, м; - коефіцієнт, що враховує кривизну депресійної поверхні, у розрахунках приймають звичайно 1,0; - коефіцієнт водовіддачі ґрунту; - опади за розрахунковий період, м; - випаровування за розрахунковий період, м; - середній за розрахунковий період приплив води до дрен, м/добу.

Середній за розрахунковий період напір визначається:

 

(2.13)

 

Середній за розрахунковий період приплив до дрен, м/добу, мож­на визначити так , де - кількість води, яка підлягає відведенню дренажем за розрахунковий період ; виражається шаром води, м, і визначається за формулою:

 

, (2.14)

 

де - шар води, що залишається на поверхні землі до початку розрахункового періоду; звичайно до початку передпосівного періоду відводяться майже всі поверхневі води, але частила їх може затримуватись у мікро пониженнях, тому рекомендується приймати = 0,01…0,02 м; - кількість ґрунтових вод, що відводяться, при пониженні рівня ґрунтових вод від u до .

Коефіцієнт питомої (об'ємної) водовіддачі ґрунту визначається дослідним шляхом або обчислюється за формулами:

для торф'яних ґрунтів - за формулою О. І. Івицького:

 

, (2.15)

 

для мінеральних грунтів - за формулою Г. Д. Еркіна:

 

(2.16)

 

У цих формулах позначення попередні.

При великій потужності водопроникних ґрунтів дрени проектують недовершеними (дрени не доводяться до слабко водопроникної основи), і відстань між ними визначається за формулою:

 

, (2.17)

 

де - відстань між довершеними дренами; - коефіцієнт висячості, що визначається за формулою В. С. Козлова.

Якщо дренаж закладається у неоднорідних за водопроникністю ґрунтах, то відстань між дренами можна визначити за наведеними вище формулами з підстановкою в них середньозваженого значення коефіцієнта фільтрації для шарів, в яких відбувається рух ґрунтових вод.

Формули для визначення відстані між дренами добре описують загальні закономірності зниження рівнів ґрунтових вод, але не враховують всього різноманіття місцевих умов - характер і інтенсивність водного живлення на різних елементах рельєфу, шпаруватість та структуру ґрунтів, розміщення дрен у плані відносно напряму похилу поверхні землі та ін. Тому при встановленні відстані між регулюючими дренами слід враховувати також місцеві рекомендації та дослідні дані. Наприклад, відстань між закритими дренами часто визначають залежно від механічного складу грантів. У табл. 2.4 наведені оптимальні відстані між гончарними дренами на мінеральних надлишково зволожених землях України залежно від вмісту в них часточок діаметром менше 0,05 мм. Рекомендуються такі орієнтовні відстані між дренами: у дрібнозернистих пісках - 30...50 м і більше, супісках - 25...35 м, легких суглинках - 20...30 м, середніх суглинках та глинах - 8...15 м, у низинних торфах - 20... 40 м.

Таблиця 2.4

Провідна мережа

Провідна мережа призначена для прийому надлишкових поверхневих та ґрунтових вод з регулюючої і огороджуючої мереж і своєчасного їх відведення у водоприймач.

До складу провідної мережі входять магістральні канали та їхні відгулуження, транспортуючі збирачі, відкриті і закриті колектори.

Канал - штучне русло правильної геометричниї форми з похилом дна і безнапірним рухом води.