Управління водним режимом грунтів

У зоні осушення річна кількість опадів становить 500...650 мм, а за вегетаційний період у середньому 300...350 мм. Сумарне випаровування (водоспоживання) сільськогосподарських культур у цій зоні приблизно дорівнює 400...600 мм. Отже, у літні періоди через недостатню кількість опадів і нерівномірність їх роз поділу більшість сільськогосподарських культур погано переносить нестачу вологи у кореневмісному шарі ґрунту. Навіть у нормальні і вологі роки бувають тривалі бездощеві періоди, коли природної вологи у грунті не вистачає, поверхня ґрунту розтріскується, що приводить до глибокого висушування його. Ці явища спостерігаються як на богарних, так і на осушуваних землях.

Поповнення недостатньої кількості вологи у грунті на осушуваних землях можна здійснювати шляхом внутрішньогрунгового зволоження по кротових і гончарних дренах. Гарантоване водозабезпечення осушуваних боліт запобігає від можливих випадків пожежі па торф'яних ґрунтах.

Щоб системи могли працювати у режимі зволоження, їх обладнують регулюючими спорудами і установками, що дозволяють зволожувати ґрунт у потрібні строки і в необхідній кількості.

Джерелами води для зволоження осушуваних земель можуть бути річки, водосховища, ставки, підземні і стічні води та ін. Найбільш поширеними і доступними є води поверхневого стоку, які рекомендується використовувати у першу чергу. Зволоження цими водами поліпшує не тільки водний, а й живильний режим ґрунту завдяки використанню розчинених і завислих живильних речовин, що містяться у річній воді.

У зоні осушувальних меліорацій як джерело води можуть використовуватись також підземні води, які забирають за допомогою вертикальних свердловин. Така вода попередньо підігрівається у регулювальних басейнах, або осушувальних каналах, потім використовується для зволоження найчастіше шляхом дощування. Стічні води можна використовувати на осушуваних землях для зволоження після повної біологічної очистки і одержання дозволу санепідемстанції. Цінним джерелом зволоження можуть бути теплообмінні води ТЕЦ і ГРЕС, які ідуть на скид після охолодження конденсату. Маючи порівняно високу температуру (порядку 22... 28 °С), вони позитивно впливають на розвиток сільськогосподарсь­ких культур, особливо на початку вегетаційного періоду.

При проектуванні зволоження спочатку встановлюють джерело зволоження, визначають його витрату і зрошувальну здатність, потім порівнюють зрошувальну здатність і витрату джерела зпотребою води на зволоження, визначену в результаті водобалансових розрахунків для років 50, 75 і 90 %-ї забезпеченості за опа­дами.

Зволоження осушуваних земель за рахунок місцевого стоку проектується на системах, обладнаних лише шлюзами-регулятора-ми. При внутрішньогрунтовому зволоженні осушуваної ділянки або масиву, джерелом зволоження у більшості випадків може бути зарегульована річка або водоймище, з яких вода подається самопливом або за допомогою насосних станцій. На таких системах передбачаються додаткові канали або закриті колектори-зволожувачі, що забезпечують подачу води по замкнутому циклу.

На осушувальних системах з використанням дощувальної техніки крім шлюзів-регуляторів проектується закрита зрошувальна мережа за схемою, що залежить від типу дощувальної машини або установки. При цьому передбачається гарантоване джерело зрошування.

 

Методи і способи зволоження осушуваних земель

Зволоження сільськогосподарських культур здійснюється за принципом подачі додаткової вологи у кореневмісний шар ґрунту. Рекомендуються такі основні методи зволоження: підгрунтове зволоження (шлюзування) і дощування.

Підгрунтове зволоження передбачає підвищення, уповільнення або повне припинення зниження рівня ґрунтових вод шляхом створення підпор води (шлюзування) в осушувальній мережі завдяки стоку з власного водозбору або за рахунок подачі води зовні. Підгрунтове зволоження відбувається за принципом періодичного підйому рівнів ґрунтових вод і створення у кореневмісному шарі ґрунту оптимальної вологості.

Дощування здійснюється дощувальними машинами або установками.

Способи зволоження - це технічні прийоми або засоби, за допомогою яких здійснюється той чи інший метод зволоження у даних конкретних умовах.

Підгрунтове зволоження осушуваних земель здійснюється такими способами: інфільтрацією води з одиночного каналу або систематичної відкритої осушувальної мережі; по кротових дренах; за допомогою матеріального дренажу.

Залежно від природно-господарських і грунтово-кліматнчних умов зволоження відбувається такими способами: торфовищ глибиною торфу понад 1,0 м - по кротових або гончарних дренах; мінеральних земель, мілких торфовищ і оторфованих земель дощуванням: овочевих культур і культурних пасовищ у всіх випадках дощуванням.

Спосіб зволоження визначає характер регулюючої зволожувальної мережі і конструкцію осушувально-зволожувальної системи.

 

Підґрунтове зволоження

 

У посушливі періоди вегетації, коли швидко знижується рівень ґрунтових вод на осушуваній території, виникає необхідність припинення стоку води і наступного зниження рівня ґрунтових вод. Цього досягають підпором води в осушувальній мережі шляхом шлюзування, тобто підгрунтового (внутрішньогрунтового) зволоження. Підґрунтове зволоження доцільно застосовувати у таких випадках: при наявності ґрунтів з коефіцієнтом фільтрації не менше 1 м/доб; при спокійному мікрорельєфі і похилах місцевості не більше 0,005; при використанні осушуваних земель переважно під багатоукісні луки; при наявності інтенсивного ґрунтового водного живлення.

Розрізняють попереджувальне і зволожувальне шлюзування. За допомогою попереджувального шлюзування уповільнюють або повністю припиняють стік з осушуваної території на спаді весняного паводка і після літніх дощів. Рекомендується застосовувати при обмежених водних ресурсах власного водозбору і відсутності зовнішніх вододжерел.

Зволожувальне шлюзування застосовують у тому випадку, коли є постійне джерело води, яке дає змогу подавати її в осушувальну мережу протягом всього вегетаційного періоду. Цей вид шлюзування потребує густої мережі каналів або дрен.

Підгрунтове зволоження шляхом інфільтрації води із відкритих осушувально-зволожувальних каналів можна передбачати при наявності добре водопроникних ґрунтів, що дозволяють здійснювати цикл зволоження за 6...10 діб при прийнятій за умовами осушення відстані між каналами. Зволоження середніх і важких за механічним складом ґрунтів, осушених за допомогою матеріального дренажу, повинне здійснюватись у комплексі з агромеліоративними заходами (розпушення, кротування). Шлюзи-регулятори на осушувально-зволожувальних каналах необхідно будувати так, щоб рівень води між суміжними шлюзами підтримувався на глибині 0,3...0,5 м від бровки (рис. 2.29). На системах попереджувального шлюзування шлюзи-регулятори передбачаються на магістральних і провідних каналах, у створах, що забезпечують найкраще командування над осушувально-зволожувальною мережею, а також у гирлах колекторів-зволожувачів.

 

Рис. 2.29. Схема шлюзування одиничного каналу

 

1 – рівень води в каналі і ґрунтових вод до шлюзування; 2 – те саме після закриття шлюзу; 3 – шлюзи-регулятори; 4 – поверхня землі; 5 – дно каналу.

Дощування осушуваних земель

Зволоження дощуванням застосовується при використанні осушуваних земель під овочеві і кормові культури, сади і культурні пасовища, на ділянках з слабководопроиикними ґрунтами, при наявності розвинутого мікрорельєфу на місцевості з великими похилами. Для зволоження у цьому випадку застосовують дощувальні машини, які найбільш поширені:

 

Рис. 2.30. Схема поливу машиною «Днепр» (ДФ-120):

1 – пересувна насосна станція; 2 – закритий напірний трубопровід; 3 – гідрант; 4 – машина «Днепр»; 5 – дрени; 6 – колектор; 7 – осушувальний канал

Рис. 2.31. Схема осушувально-зволожувальної системи з використанням установки ДДН-70 з забором води із відкритих каналів (тимчасових зволожувачів):

 

1 – провідний канал; 2 – розподільний канал; 3 – шлюз-регулятор; 4 – тимчасовий зволожувач; 5 – водовипуск; 6 – закритий колектор; 7 – дрени

 

Середньоструминні — КИ-50; «Сигма», «Волжанка», «Фрегат», «Днепр», далекоструминні - ДДН-70, ДДН-100.

Тип вибраної машини залежить від рельєфу і конфігурації полів, всмоктувальної і несучої здатності ґрунту, конструкції осушувальної мережі і характеру сільськогосподарського використання земель. Для різних за механічним складом ґрунтів рекомендуються такі значення допустимої інтенсивності дощу: піщаних - 0,15... 0,70 мм/хв, супіщаних - 0,15...0,50, суглинкових - 0,10...0,40 і глинистих - 0,10...0,20 мм/хв.

Зрошувальні системи при дощуванні можуть бути стаціонарними, напівстаціонарними або пересувними. На осушуваних землях найчастіше застосовуються напівстаціонарні і пересувні системи дощування, що складаються з стаціонарних або пересувних насосних станцій і трубопроводів, а також пересувних дощувальних машин фронтальної дії типу «Волжанка», «Днепр» (рис. 2.30) або колового поливу типу ДДН-70 (рис. 2.31). Воду для дощування, як правило, забирають з осушувальних каналів.

Режим зволоження. При зволоженні осушуваних земель розрахунковими елементами режиму зволоження є: норми зволоження (поливні норми кожної культури сівозміни); кількість, тривалість і строки зволоження; сумарна витрата води, необхідної для зволоження площі кожної культури і всієї площі системи; витрата води, що подається з джерел у підвідні канали.

Режим зволоження розробляють для умов середнього, посушливого і гостро посушливого років з такими забезпеченостями: середній рік -50 % за опадами і 50 % за дефіцитами вологості повітря; посушливий - 75 % за опадами і 25 % за дефіцитами вологості повітря; гостро посушливий - 90 % за опадами і 10 % за дефіцитами вологості повітря

За розрахункову забезпеченість зволоження для зони осушення України приймають посушливий рік, що відповідає 75 %-й забезпеченості за опадами.

Приблизний режим зволоження дощуванням для різних ґрунтів для умов Полісся України, за даними досліджень Українського інституту інженерів водного господарства, наведений у табл. 2.7.

Таблиця 2.7