3.2. Методы и способы осушения
При рассмотрении этого вопроса необходимо на основании анализа природных условий, источников водного питания, причин переувлажнения и намечаемого использования участка дать обоснование выбранных методов и способов осушения. При этом следует иметь в виду, что указанные в задании на проектирование мелиоративные районы характеризуются следующим образом:
Н – район, не заболачиваемый атмосферными, грунтовыми и паводковыми водами;
А – район атмосферного заболачивания (подрайоны: А3 – атмосферными застойными водами; Ас – атмосферными и поверхностно-склоновыми; Ав – почвенно-грунтовыми – верховодкой);
С – район смешанного атмосферного и грунтового заболачивания (подрайоны: Са – преимущественно атмосферными и грунтовыми водами; Сг – преимущественно грунтовыми и атмосферными водами);
Г – район, заболачиваемый грунтовыми водами (подрайоны: Гс – грунтово-безнапорными склоновыми; Гн – грунтово-напорными; Гнс – грунтово-напорными склоновыми);
П – район, заболачиваемый паводковыми водами (подрайоны: Па – паводковыми и атмосферными; Пг – паводковыми и грунтовыми; Пн – паводковыми и грунтово-напорными водами).
При наличии ожелезненных или карбонатных вод для соответствующих подрайонов добавляются индексы “ж” и “к”. Характеристика мелиоративных районов и подрайонов служит для выбора рациональных методов и способов осушения.
Под методом осушения понимается целевая направленность комплекса гидромелиоративных и агротехнических мероприятий, которая обеспечивает ликвидацию причин заболачивания и создает условия эффективного хозяйственного использования мелиорируемых земель.
Основные методы осушения:
ускорение (регулирование) стока поверхностных вод при мелиорации тяжелых почв (глины, тяжелые суглинки);
понижение уровня грунтовых и грунтово-напорных вод при осушении низинных и переходных болот, легких и средних по механическому составу минеральных почв;
защита осушаемых земель от притока поверхностных, грунтовых и грунтово-напорных вод;
регулирование стока и длительности затопления при осушении пойм.
Нередко заболачивание одной и той же территории развивается при одновременном воздействии нескольких причин, поэтому возникает необходимость в применении нескольких методов осушения.
Способы осушения определяют систему конкретных гидромелиоративных, агромелиоративных и других устройств, с помощью которых технически решается задача ликвидации переувлажнения почвенного слоя, а также создания в нем необходимого водно-воздушного режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Основными способами мелиорации земель в Республике Беларусь, апробированными в прошедший период и требующими дальнейшего совершенствования по мере развития науки и техники, являются следующие:
на торфяных почвах – закрытый дренаж, вертикальный дренаж (в соответствующих гидрогеологических условиях). Мелиорация торфяных почв сетью открытых каналов-собирателей осуществляется при первичном осушении болот с глубиной торфа более 1 м; осушении массивов с интенсивным напорно-грунтовым питанием; осушении торфяников, подстилаемых илами, сапропелями, песками;
на переувлажненных минеральных почвах тяжелого механического состава – закрытый дренаж в сочетании с организацией поверхностного стока и агромелиоративными мероприятиями;
на почвах среднего и легкого механического состава – закрытый дренаж, регулирование поверхностного стока в условиях сложного рельефа;
на пойменных угодьях – строительство польдерных водооборотных систем на базе закрытого дренажа или открытой осушительной сети при поверхностном улучшении луговых угодий.
В курсовом проекте необходимо проанализировать типы водного питания на землях участка [4, c. 204…205; 12, c. 44…50; 1, c. 60…70] и распределить площади, требующие осушительных мелиораций, по способам осушения применительно к намечаемому использованию осушаемой территории по указанному в задании контуру.
Для поддержания заданного водного режима и нормального сельскохозяйственного использования осушаемых земель устраивают осушительные системы, включающие комплекс инженерных сооружений и устройств. В состав ее входят осушаемые земли, регулирующая, ограждающая и проводящая сеть, водоприемник, гидротехнические сооружения, дорожная сеть, природоохранные сооружения и устройства, эксплуатационная сеть и др.
Проектирование осушительной сети на плане представляет собой требуемую задачу и выполняется студентом под контролем преподавателя на занятиях согласно литературным источникам [1, c. 78…100; 4, 205…245; 3, c. 17…41; 2 с. 50…77] и др.
3.3. Выбор способа орошения и техники полива
От выбора способа и техники полива в значительной степени зависит режим орошения, урожайность сельскохозяйственных культур, производительность труда на поливе, конструкция и стоимость внутрихозяйственной сети, эксплуатационные затраты, себестоимость получаемой продукции и другие показатели [5].
Анализ природно-климатических и хозяйственных особенностей орошения земель в Беларуси позволяет сделать вывод, что из всех других способов увлажнения корнеобитаемой зоны дождевание является наиболее приемлемым в зоне неустойчивого увлажнения.
Строительство оросительных систем при экономической целесообразности и экологическом обосновании рекомендуется осуществлять для полива овощных культур, утилизации животноводческих стоков, создания высокопродуктивных сенокосов, пастбищ и плодовых комплексов. При освещении этого вопроса следует отразить принцип работы дождевальной установки, ее параметры (расход воды, давление, интенсивность дождя, расстояние между позициями и трубопроводами и др.), схему полива и рассчитать основные элементы техники полива (продолжительность полива на одной позиции и сменную производительность).
Продолжительность полива на одной стоянке при работе ДКШ-64, ДКГ-80, ДШ-25/300, ДД-30, ДФ-120, ДДН-100 определяют по формуле
t = 16,67 m × F/Q , мин, (3.5)
где m – поливная норма, м3/га;
F – площадь, орошаемая с одной позиции, га;
Q – расход дождевального агрегата, л/с (принимается из технической характеристики).
Поливная норма, или количество воды, подаваемое за один прием на 1 га орошаемого участка, зависит от механического состава почв, глубины увлажняемого слоя, биологических особенностей культуры и принимается для песчаных почв 100…200 м3/га, суглинистых – 150…250, суглинистых и мелкозалежных торфяников – 200…300, глубокозалежных торфяников – 350 м3/га.
Время, за которое пройдет машина ДМ-100 один оборот, определяется по формуле
t = m × Tmin / mmin , (3.6)
где Tmin и mmin – минимальное время полного оборота машины (ч) и минимальная норма полива (м3/га); принимаются из технической характеристики [5].
Производительность дождевальной машины за смену рассчитывается по формуле
Fсм = 3,6 Q × t × ксм / m, га, (3.7)
где t – продолжительность смены, ч;
ксм – коэффициент использования рабочего времени за смену (принимается из технической характеристики).
В курсовом проекте расчет основных элементов техники полива и организации территории выполняется применительно к орошаемым культурным пастбищам. Орошаемые культурные пастбища размещают вблизи животноводческих ферм на потенциально плодородных почвах, пригодных для создания высокопродуктивных травостоев. К ним относятся пойменные и склоновые земли, низинные луга, осушаемые болота, суходолы с уклонами до 0,02…0,05. Размещать такие пастбища на переувлажненных землях можно только после их осушения, а на песчаных почвах – нецелесообразно. Если пастбища для взрослого поголовья находятся от скотных дворов на расстоянии более 2 км, а для молодняка более 1 км, их оборудуют летним лагерем.
Площадь участка культурного пастбища устанавливают в зависимости от числа голов в стаде (гурте), потребности животных в зеленом корме, урожайности травостоя и т.д. В среднем можно считать, что на площади в 1 га высокопродуктивного орошаемого пастбища в летний период могут содержаться 3…4 коровы. Допустимое число голов в стаде, пасущемся на одном участке, составляет: коров – 150…200, молодняка крупного рогатого скота – 200…250, телят – 100; овец – до 1000. К получаемой из этого расчета пастбищной площади добавляют 15 % резервной.
Площадь одного участка обычно колеблется в пределах 50…70 га, одного загона – 2…3 га. Организация пастьбы на культурных пастбищах строится по принципу: короткий период пастьбы (стравливание), длительный отдых (отрастания травостоя). Наиболее широко распространена 12-загонная система. Оптимальное соотношение сторон в загоне составляет 1 : 2 или 1 : 3. Лучшие сроки стравливания на минеральных почвах – 2…3 сут, торфяных – 1 сут. Полный цикл стравливания во всех загонах не должен превышать период отрастания травостоя, который обычно составляет 22…30 сут.
Загоны ограждают постоянной или переносной изгородью, что в первом случае увеличивает капитальные, а во втором – эксплуатационные расходы. Скотопрогоны от фермы, внешние границы участка, площадки для отдыха, летние лагеря устраивают, как правило, из постоянной изгороди с использованием бетонных или деревянных столбов. Для сообщения загонов предусматривают скотопрогоны шириной 12…15 м, со стороны скотопрогона в постоянных изгородях делают ворота шириной 6…8 м. Временные (переносные) изгороди обычно делают электрическими. Если длина загонов более 300…400 м, ворота и прогоны устраивают с обеих его сторон, так как дернина пастбища может быть разрушена скотобойными тропами. На орошаемых культурных пастбищах отводят также площадки для отдыха скота и водопойные пункты, предусматривают запасные (ремонтные) и сенокосные загоны.