Особенно эффективны польдерные системы в поймах рек, затопляемых на продолжительное время. Длительное затопление и высокое стояние грунтовых вод после затопления в половодье или при дождевых паводках приводит к переувлажнению и заболачиванию пойменных земель, затрудняет механизированную уборку сена, сокращает период вегетации сельскохозяйственных культур, задерживает их посев и уборку и т. д.
Обычная польдерная система – отгороженный глухими дамбами участок поймы, на котором строили осушительную систему с регулирующей и проводящей сетью. Излишки воды с этого участка откачивали насосные установки в реку-водоприемник. Для регулирования водно-воздушного режима в летнее время на каналах строили водорегулирующие сооружения – шлюзы-регуляторы. Однако такая система не обеспечивает необходимого регулирования водного режима и во время весеннего половодья, а также зимой излишки воды сбрасываются, а в летнее время местный сток часто не может компенсировать дефицита влаги, который наблюдается в период вегетации растений.
Чтобы устранить этот недостаток, необходимо не сбрасывать излишки воды в реку-водоприемник, по которой вода уходит совсем, а аккумулировать их часть в специальных водоемах, в результате чего уменьшится холостой сброс. Значит, следует регулировать речной сток путем создания регулирующих водохранилищ. Объем водохранилища определяется водохозяйственными расчетами, приблизительные его размеры можно установить из расчета 1 млн. м3 на 1 тыс. га увлажняемых сельскохозяйственных угодий.
Такая система работает по схеме: регулирующая сеть – проводящая сеть – насосная станция – водохранилище – проводящая сеть – регулирующая сеть, т. е. это система замкнутого типа. Если и в ней окажутся небольшие излишки воды, то они сбрасываются из водохранилища в реку.
Вне польдеров остается полоса с неблагоприятным гидрологическим режимом. На этих землях можно создавать летние затопляемые польдеры, защищающие территорию от летне-осенних паводков дамбами небольшой высоты (0,9-1,2 м). Вследствие интенсивной откачки воды на спаде половодья после обнажения гребней дамб сокращается продолжительность весеннего затопления. Летние польдеры, расположенные рядом с зимними, целесообразно объединить (совмещенные польдерные системы, СОПС) с общей насосной станцией.
На существующих польдерных системах при поддержании оптимального водного режима и соблюдении высокой агротехники колхозы получают хорошие урожаи зерновых и технических культур.
Прогрессивное направление развития осушительно-увлажнительных систем – создание водооборотных систем, позволяющих аккумулировать дренажный сток в искусственно созданном водохранилище или пруде и использовать его в периоды засухи для полива. Такие системы дают возможность одновременно с использованием сбросных вод утилизировать удобрения, повторно вынесенные из почвы с дренажными водами, и предотвращать загрязнение водных источников химическими веществами (удобрения, пестициды и пр.), содержащимися в дренажных водах. Пример подобной осушительно-увлажнительной системы (см РИСУНОК 2)— польдерная водооборотная система. Массив осушен закрытым малоуклонным и бсзуклонным дренажем.
На ряде польдерных систем Украины построены опытные системы вертикального дренажа.
Наиболее крупные польдерные системы — Латорицкая осуши-тельно-увлажнительмая система в Закарпатской обл. площадью 10 тыс. га, Береговская — 54 тыс. га, Белозовская (Львовская обл.) — 3200 га, Верхне-Прииятская — 1700 га, в пойме Припяти (Заречанскнй р-н, Ровенская обл.) — 3900 га..
В некоторых случаях устраиваются комплексные польдерные системы в целях снижения капитальных затрат на строительство летних и повышения эффективности зимних польдеров.
Для предотвращения разрушения дамб обвалования летнего польдера в период интенсивного подъема воды в пойме, когда впускные сооружения не обеспечивают необходимой скорости подъема уровня воды внутри одамбированной площади, в теле дамб устраиваются специальные прорези (с пологими откосами шириной до 30 м и глубиной 0,30 м, через которые происходит перелив воды). В пиковый период половодья вода проходит по верху дамб обвалования летнего польдера и не создает большого форсированного подъема уровня в пойме.
При спаде уровня воды в пойме ниже гребня дамбы на 0,3-0,4 м закрываются впускные сооружения и открываются выпускные для сброса ее с чеков в придамбовый канал. Сброс можно производить одновременно из всех чеков в определенной последовательности с учетом выживаемости трав.
При водооборотных польдерных системах излишки воды откачиваются с польдера в специальную аккумулирующую емкость (пруд или водохранилище), а не непосредственно в реку, что частично предотвращает загрязнение рек-водоприсмннков ядохимикатами. Аккумулированная вода затем подастся на увлажнение осушенных земель польдерной системы или прилегающих территории. За пределы такой водооборотной системы сбрасываются только избыточные объемы воды после заполнения аккумулирующих емкостей.
Польдерные системы обладают существенным преимуществом, так как с помощью насосных станций позволяют регулировать водный режим почвы, уменьшая или увеличивая сброс воды.
Для водообеспечения осушптельно-увлажнительных систем в качестве источника используют водорегулнрующие сооружения на открытой и на закрытой сети, аккумулирующей запасы воды из почвы, искусственные водохранилища и пруды, а также в незначительной степени реки, каналы и озера. При проектировании водоемов следует максимально использовать торфовыработки, отмирающие озера, бросовые земли, малопродуктивные леса и т. д.
Осушительная система как природно-техническая система
Как природно-техническая система (ПТС) осушительные сооружения представляют собой сложную взаимосвязь технических объектов и природной среды. Это управляющая природой, регулирующая, преобразующая система. В состав природно-технической системы входят две подсистемы техническая (осушительные сети, водоприемник, сооружения на осушительной сети) и природная (площадь мелиорации, прилегающие к ней площади и воздушное пространство) и блок управления. Управление системой сводится к регулированию потоков
Все изменения природной среды происходят в пространстве и во времени, и часто бывает весьма трудно оценить последствия того или иного мероприятия. Изменение некоторых факторов во времени протекают очень медленно (например, осадка и сработка торфяной залежи, смена биоценозов, исчезновение ягодных делянок в прилегающих лесных массивах в течение десятков лет). Изменения в пространстве не равномерны. В связи с этим можно выделить пять зон влияния мелиоративных систем на природную среду, а именно:
зона мелиоративного объекта, то есть площадь самого объекта;
внутренняя зона, охватывающая немелиорируемые площади в контурах объекта мелиорации;
непосредственно прилегающая зона влияния;
отдаленная зона влияния;
зона воздушного пространства в контурах отдаленной четвертой зоны.
Эти зоны выделяют по признаку природоохранных мероприятий, причем в каждой зоне последние могут быть различными.
Границы зон можно установить только приближенно, поскольку время проявления заметных изменений в природной среде может быть весьма растянуто. Однако в некоторых случаях границы очевидны. Изменения при этом, как правило, связаны с параметрами мелиоративной системы, регулируя которые, можно ослабить или не допустить некоторого ущерба от проведения инженерных мероприятий. Границы третьей и четвертой зон установить довольно трудно, однако критерием выделения зон, очевидно, следует считать изменение водного режима территории (поверхностного стока и уровня грунтовых вод), а иногда и изменение микроклимата.
В водосборах рек, где возможно создание двух и более мелиоративных систем, зоны, непосредственно прилегающие к мелиоративной системе и отдаленные от нее, могут налагаться друг на друга, в результате совместное действие мелиоративных объектов в этих зонах усилится. В таких случаях две и более системы в природоохранном аспекте следует рассматривать как единую систему, определенным образом воздействующую на прилегающие территории.
Внутри контура мелиоративного объекта могут отсутствовать площади, не подлежащие мелиоративному воздействию, тогда можно выделить только четыре или даже три зоны, поскольку может не выделяться зона отдаленного влияния (для мелиоративных систем, расположенных в понижениях с крутыми бортами прилегающих территорий, в междуречьях и др.). В последнем случае зона воздушного пространства будет находиться в контурах непосредственно прилегающей зоны.
На практике зоны влияния мелиоративных систем на природную среду выделяют по основным признакам, а их границы уточняют по дополнительным признакам.
К основным признакам относят:
прогнозный уровень грунтовых вод,
рельеф объекта прилегающей территории;
к дополнительным:
локальные понижения рельефа прилегающей территории и локальные возвышенности на объекте мелиорации,
механический состав и высоту капиллярного поднятия грунтов,
наличие почвенного покрова и тип почв,
доминирующую растительность на прилегающих землях (лесная, луговая, поля севооборотов),
общее направление потока грунтовых вод (в сторону объекта мелиорации или от него),
химический состав грунтовых вод.
Внутренняя (первая) зона включает все мелиорированные земли объекта, кроме земель, отнесенных ко второй зоне.
Во вторую зону входят земли, имеющие средние отметки на 1 м и более выше средних отметок мелиорируемой территории и внешнюю форму в виде холмов и гряд.
В третью зону входят земли, на которых после создания мелиоративной системы возможны существенные изменения водного режима корнеобитаемого слоя из-за снижения уровня грунтовых вод.