3.3.8. Дренаж на орошаемых землях. Мелиорация засоленных земель

Необходимость отвода грунтовых вод с орошаемых земель дре­нажем возникает, когда уровень грунтовых вод изначально стоит высоко, вызывая заболачивание и засоление земель, ожидается их подъем с началом орошения земель или когда орошение вызывает подъем уровня грунтовых вод на соседних землях или на рассматриваемом участке уровень грунтовых вод поднимается в результате орошения соседних земель.

Дренажи различают по продолжительности действия (постоян­ный и временный), по расположению на территории (систематический и ограждающий), по конструкции (горизонтальный, вер­тикальный, комбинированный).

Постоянный дренаж предназначен для работы в течение всего срока эксплуатации системы. Его проектируют на среднегодовую интенсивность отвода подземных вод в год расчетной обеспечен­ности орошения.

Временный дренаж нужен в период освоения засоленных зе­мель, продолжающийся 1...3 года, когда проводят капитальные промывки и постоянный дренаж не обеспечивает необходимые скорости отвода промывных вод.

Расположение дренажа на территории зависит от вида дополнительного питания грунтовых вод.

Систематический дренаж устраивают, если подъем уровня грунтовых вод вызван фильтрацией оросительных и поверхностных вод. Этот дренаж располагают равномерно по ороша­емой территории.

Ограждающий дренаж необходим при существенном притоке по водоносному пласту с соседних земель для перехвата этого притока. При наличии обоих видов питания грунтовых вод применяют оба вида дренажа совместно.

Конструкцию дренажа выбирают в зависимости от гидрогеологических условий и экономического сравнения вариантов: горизонтальный, вертикальный или комбинированный.

Горизонтальный дренаж применяют в однородных или мелкослоистых грунтах при отсутствии напорных вод. Он бывает открытым и закрытым. Открытый горизонтальный дренаж представляет собой каналы, врезанные дном в водоносный пласт и получающие воду из грунта через дно и откосы.

Закрытый горизонтальный дренаж - наиболее распространенный постоянный дренаж. Он представляет собой проницаемые трубопроводы, уложенные в грунт с уклоном. Глубина постоянных дрен до 3...4 м, чтобы обеспечить минимально допустимую глубину грунтовых вод, максимальное междренное расстояние обычно 200...500 м. Трубопроводы выполняют из гончарных, пластмассовых, асбестоцементных труб. Вода в них попадает через зазоры между короткими трубками, через отверстия, прорези, щели в трубах.

Для предотвращения вымывания грунта в дрены их защищают фильтрующими материалами - стеклохолстом, стеклотканью, песком, гравием и др.

Расстояния между дренами вычисляют в соответствии со СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения» по формулам, которые выбирают в зависимости от строения гидрогеологического разреза.

Ограждающую горизонтальную дрену располагают по границе притока грунтовых вод по линии наименьшей их глубины, врезая в водоносный пласт не менее чем на 0,5...1 м, для получения достаточного перехватывающего действия. Глубина такой дрены доходит до 5...6 м, что при строительстве довольно сложно и дорого.

Вертикальный дренаж представляет собой скважины, фильтры которых установлены в водоносном пласте, вода откачивается насосами. Он наиболее эффективен в водоносных пластах с высокой водопроводимостью (kT>100 м²/сут., где Т-мощность пласта) и при наличии напорности подземных вод. Расстояния между скважинами, их дебиты, понижения динамического уровня в скважинах определяют фильтрационными расчетами и экономическим сравнением вариантов параметров дренажа.

Обычные параметры вертикального дренажа следующие: расстояния между скважинами 300...1500 м, дебит 20...100 л/с, понижение динамического уровня в скважинах 5... 15 м, диаметр фильтра 300...500 мм.

Достоинства вертикального дренажа: возможность регулирования его работы, автоматизация управления, применимость в условиях напорности подземных вод, малые площади отчуждений. Недостатки: сложность и высокая стоимость строительства и эксплуатации, потребность в энергии, сильное воздействие на подземные воды, вовлечение в геохимический круговорот большого количества растворенных в них солей.

Комбинированный дренаж представляет собой горизонтальные дрены с вертикальными скважинами-усилителями. Комбинированный дренаж можно применять в качестве система­тического и ограждающего там, где неэффективны горизонтальный и вертикальный дренажи: слабопроницаемый пласт мощностью более 4 м подстилается напорным водоносным пластом малой мощности (<10 м). Горизонтальные дрены могут быть открытыми и закрытыми, скважины-усилители являются самоизливающимися, без насосов.

На орошаемых землях возможно применение лучевого дренажа, который представляет собой шахтный колодец большого диаметра с горизонтальными лучами-дренами. Воду из колодца откачивают насосами. Лучевой дренаж можно применять в условиях, когда покровные слабопроницаемые грунты имеют мощность более 5 м, а подстилающий водоносный пласт - малую мощность и водопроводимость, так что применение других типов дренажа малоэффективно. В этих условиях лучевой дренаж может быть экономически целесообразен ввиду большой площади обслуживания одним колодцем (100...400 га и более), заменяя 10..20 скважин вертикального дре­нажа.

Вода, собираемая дренами любого типа, поступает в коллекторы, обычно открытые, реже трубчатые, и отводится самотеком. Сбрасывают дренажные воды в естественные понижения, водото­ки, водоемы. Ввиду значительных объемов и плохого качества дренажных вод состояние водоприемников может существенно ухудшиться. Сброс дренажных вод - крупная и пока нерешенная проблема в орошаемом земледелии. При обосновании орошения земель учет влияния дренажного стока на состояние природной среды обязателен.