Мелиорация земель — работа с разными видами почвы

Определение мелиорации

Мелиорация представляет собой комплекс мероприятий, с помощью которых можно увеличить показатели урожайности земли. Это достигается с помощью особых хозяйственных, технических и организационных манипуляций. Соответственно, мелиоратор — это человек, который выполняет подобную работу. Комплекс мер, к примеру, может быть направлен на общее оздоровление почвы, которая сильно окислилась.

Примечательно, что мелиоративные мероприятия проводятся не только в промышленном садоводстве, но и любителями — владельцами дачных и приусадебных участков.

Мелиорация в России

В России с 2014 по 2021 годы действует федеральная программа по мелиорации земель, которая включает все виды мелиорации. Направлена на возвращение в оборот заброшенных сельхозугодий, улучшение используемых площадей для обеспечения продовольственной безопасности страны.

К видам мелиоративных почв относятся истощенные почвы южной полосы, необрабатываемые сельхозугодья средней полосы, неиспользуемые поля северных областей (Вологодская, Архангельская области, Карелия).

Гидромелиорация почвы

Эта самая популярная разновидность мелиоративных мероприятий. Она применяется и обычными дачниками, и в промышленных масштабах. Гидромелиорация способствует улучшению состояния земли с помощью воздуха или воды. Эта процедура в основном применяется для обработки слишком засушливых, эродированных и заболоченных участков. Самые востребованные виды гидромелиорации — противоселевые, противопаводковы, оросительные и осушительные работы. Широкая популярность этого направления обуславливается с доступностью применяемых ресурсов. В частности, воздух, тепло и вода — это основные элементы, определяющие качество почвы.

Особенности агролесомелиорации

Подобные мероприятия предполагают применение водорегулирующих и почвозащитных качеств лесных массивов. Если говорить простыми словами, то цель агролесомелиорации состоит в образовании барьеров для защиты. К примеру, антиэрозионная мелиорация предназначена для защиты земли от эрозионных процессов с применением лесных насаждений. В такой ситуации осуществляется высадка деревьев по берегам рек, в оврагах ямах. Другое направление — полезащитные работы, которые предназначены для защиты почвы от факторов техногенного, природного и антропогенного характера.

Типы и виды мелиорации

1. гидромелиорация:

• оросительная,
• осушительная,
• противопаводковая,
• противоселевая,
• противоэрозионная,
• противооползневая

2. агролесомелиорация;

• противоэрозионная — защита земель от эрозии путём создания лесных насаждений на оврагах, балках, песках, берегах рек и других территориях;
• полезащитная — защита земель от воздействия неблагоприятных явлений природного, антропогенного и техногенного происхождения путём создания защитных лесных насаждений по границам земель сельскохозяйственного назначения;
• пастбищезащитная — предотвращение деградации земель пастбищ путём создания защитных лесных насаждений

3. культуртехническая мелиорация;

• расчистка мелиорируемых земель от древесной и травянистой растительности, кочек, пней и мха;
• расчистка мелиорируемых земель от камней и иных предметов;
• мелиоративная обработка солонцов;
• рыхление, пескование, глинование, землевание, плантаж и первичная обработка почвы;
• проведение иных культуртехнических работ.

4. химическая мелиорация.

• известкование,
• фосфоритование,
• гипсование.

Выбор вида мелиорации зависит от природно-хозяйственных условий территории; как правило, применяют комплекс мелиоративных мероприятий. Примером может послужить проект Land Improvement project, проводимый на территории Узбекистана.

Химическая и тепловая мелиорация

Благодаря применению специальных средств улучшается состав земли. Эти меры предназначены для обработки изначально непригодного или малопригодного грунта. При мелиорации химического типа из почвы устраняются вредные для растений вещества. При этом земля насыщается полезными химическими соединениями. У этой мелиорации есть несколько подвидов:

• кислование;
• известкование;
• гипсование.

Добавление извести производится для удобрения черноземной почвы. Добавки на основе гипса применяются для уменьшения щелочности земли. Подкисление же встречается гораздо реже и в основном используется для выращивания различных сортов чая.

Тепловая технология скорее относится к сезонным способам, так как ее применяют преимущественно зимой. Цель — утепление почвы. Перед сезоном заморозков проводятся мероприятия для увеличения температуры поверхностных и глубинных почвенных слоев, чтобы корневая система деревьев и иных растений была надежно защищена от морозов. Этого можно достичь разными методами.

Один из самых распространенных вариантов — добавление минеральной почвы. Классический способ тепломелиорации — мульчирование, которое предполагает раскладку компоста на поверхности. Это самое простое решение. В качестве сырья берутся опавшие листья, стружка, опилки и иные отходы.

Культуртехнические мелиоративные мероприятия

Эта разновидность обработки считается поверхностной, потому что она не предполагает изменение состава и структуры почвы. Все процедуры направлены на удаление чужеродных предметов с почвы. Это могут быть:

• пни;
• камни;
• сорняки и иные объекты.

Чистка производится вручную или с применением специального оборудования. К примеру, культуртехнические мелиоративные мероприятия предполагают пескование и рыхление мотокультиваторами. Эта обработка повышает стойкость почвы перед вредителями и обеспечивает ей защиту от разрастания бурьяна.

Нюансы лесомелиорации

Использование лесных массивов может применяться и как отдельный способ мелиорации. Суть в том, что естественные и искусственные лесные массивы прекрасно регулируют водные стоки. Потому земля в лесах характеризуется высокой стойкостью к эрозийным процессам. Это свойство очень важно для многих сфер сельского хозяйства, где требуется водорегулирующий элемент. Лесомелиорацию можно назвать дополнительным фактором, позволяющим сформировать для земли постоянную гидротехническую среду.

Совет напоследок

Мелиоративные работы не так уж и просты, как кажется на первый взгляд, поэтому рекомендуем вам привлекать специалистов в этой области или же работать под их чутким руководством. Ведь для каждого дела нужны не только определенная техника, инструменты, материалы, но и конкретные знания, навыки и опыт.

Результатом проведенных работ будет такой приусадебный участок, который будет не только высокоурожайным, но и станет лучшим местом полноценного отдыха для вас и ваших близких.

Выбор технологии

Есть масса нюансов, от которых зависит использование того или иного вида мелиорации почв. Один из главных критериев выбора — состояние земли. Например, известкование и окисление осуществляются только в тех ситуациях, когда почва нуждается в восстановлении и дополнительном питании из-за сбившегося химбаланса. То есть, виды мелиоративных мероприятий подбираются в зависимости от текущей обстановки.

Не меньшим значением обладают и внешние факторы — климатические условия или наличие поблизости лесного массива также может скорректировать или расширить выбор. Кроме того, учитывается тип культурных растений, для которого нужны те или иные показатели грунта.

Все виды мелиорации земель нельзя назвать новинкой для сельскохозяйственной сферы. Это одна из самых старых работ человека, который даже в глубокой древности ценил плодородную землю. Совсем иное дело, что современные технологии дают возможность повысить эффективность мелиорации с помощью специального оборудования и средств.

К примеру, используя высокопроизводительные агрегаты, сельскохозяйственные работники делают культивацию, орошение, удобрение, химическую обработку и многие иные мероприятия. Но не забываются и народные мелиоративные средства, среди которых расчистка, рыхление, мульчирование и иные виды обработки и защиты почвы.

РАЗДЕЛ 1. ВИДы МЕЛИОРАЦИи. ВОДНИЙ РЕЖИМ грунтОв.

РАЗДЕЛ 1. ВИДы МЕЛИОРАЦИи. ВОДНИЙ РЕЖИМ грунтОв.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНОГО РЕЖИМА гРУНТОВ

Виды мелиорации

Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratio, что в переводе на русский язык означает улучшение. В современном понятии мелиорация – это система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение земель в целях создания наиболее благоприятных условий для развития сельского хозяйства или общего оздоровления местности.

По воздействию на почву и растения различают виды мелиораций: гидротехнические, агротехнические, лесотехнические, химические и культуротехнические

и др.

Наиболее существенное влияние на улучшение природных условий оказывает сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации (орошение, обводнение и осушение), изменяющие водно-воздушный режим почвы.

Агротехнические мелиорации приводят к изменению содержания в почве различных питательных элементов и обеспечивают в конечном итоге повышение ее плодородия.

Агротехнические мелиорации включают правильный выбор глубины и направления вспашки, почвоуглубление, залужение крутых склонов, улучшение лугов и пастбищ, снегозадержание.

Под лесотехническими мелиорациями подразумевается улучшение земель путем выращивания древесной или травянистой растительности в сочетании с древесной. Сюда относятся облесение местности, закрепление движущихся песков, создание полезащитных лесных полос и т.д.

При химических мелиорациях для улучшения земель, особенно засоленных, в почву вносят гипс, известь, серную кислоту, дефекационную грязь, фосфоритную муку и др. К химическим мелиорациям относится использование различных гербицидов для борьбы с зарастанием мелиоративных каналов, применение полимеров для снижения фильтрационных потерь воды из водоемов и каналов.

Культуротехнические мелиорации позволяют улучшать состояние поверхности почвы путем удаления камней, пней, кустарников, планировки поверхности.

Объектами сельскохозяйственных мелиораций могут быть земли: с неблагоприятными условиями водно-воздушного режима (болота и заболоченные земли, засушливые степи, полупустыни и пустыни); с неблагоприятными физическими и химическими свойствами (засоленные, тяжелые глинистые почвы, пески и т.д.); подверженные вредному механическому воздействию воды или ветра (овраги, легко размываемый почвенный покров, территории склонов), на которых осуществляется противоэрозионные мероприятия.

Наибольшая эффективность мелиораций достигается при комплексном их применении, когда, например, орошение сочетается с дренированием, а осушение — с периодическим орошением земель.

Развитие и эффективность гидромелиораций

Мелиорации на земном шаре начали применять 3…4 тыс.лет до н.э. в Египте, Китае, Индии. В Ираке, в долине рек Тигра и Ефрата, до наших дней сохранились остатки оросительного канала Нарван. От Индии, Китая, Египта, Ирака через Палестину, Северную Африку, Испанию и Италию орошение распространилось на запад.

Орошение на территории бывшего СССР применялось еще в далекой древности (в долинах рек Теджен и Мургаб в Туркменистане, в низовьях Амударьи, Сырдарьи, Зеравшана). К XIII веку до н.э. относится сооружение ряда каналов и водохранилищ в Закавказье.

Первые сведения об осушительных работах на территории Российской империи относятся к X-XV векам (в Новгороде, Москве). В 1802 г. начаты работы по осушению болот в ряде северных и северо-западных губерний России, главным образом в окрестностях Петербурга, Москвы, Минска и других городов. В 1853 г. на заболоченных землях Горы-Горецкого учебного заведения (ныне Белорусская сельскохозяйственная академия) А.Н. Козловским заложен первый в Российской империи гончарный дренаж, сохранившийся до наших дней.

В период с 1848 по 1882 г. значительно возросли площади орошения в Закавказье, на Северном Кавказе, Поволжье. После засухи 1891 г. в России стали уделять внимание мелиорации, хотя в тех условиях мелиоративные работы не получили широкого размаха. Особенно бурно начала развиваться мелиорация в период СССР после 1917 года: декрет об организации оросительных работ в Туркменистане; план ГОЭЛРО. В соответствии с планом предусматривалось осушение 30…40 млн. га и орошение 8 млн. га земель. К 1940 г. орошаемые площади достигали 6320 тыс. га.

В период с 1946 по 1950 г. начаты работы по орошению на местном стоке, строительству прудов и водоемов, дальнейшему развитию орошения на Северном Кавказе, Украине, Закавказье, Поволжье, Средней Азии, по строительству Каракумского канала. Об эффективности работы по мелиорации земель можно судить по данным табл. 1.1.

Таблица 1.1 — Рост урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых

землях, ц/га

Развитие мелиорации – ввод новых площадей, строительство каналов, реконструкция мелиоративных систем – предполагается продолжить во всем СНГ. В Украине площади орошаемых земель предусматривается довести до 4…4,2 млн. га и осушенных — до 3,9-4,0 млн. га. Предусматривалось завершение строительства Каховской, Первомайской, Серогозской, Дунай-Днестровской и Приазовской оросительных систем, обеспечение ввода в эксплуатацию новых орошаемых земель в зоне Северо-Крымского канала, освоение переувлажненных земель украинского Полесья.

Программа развития мелиорации земель — важнейшая хозяйственная задача, решение которой способствует устойчивому развитию аграрного сектора экономики Украины.

Природно-климатические условия и необходимость

Гидромелиораций

Выбор способов проведения гидромелиораций зависит во многом от комплекса природных условий — климата, почвы, рельефа и др. По природным условиям, в частности, по количеству осадков и тепла области Украины существенно отличаются: засушливые южные районы и Крым, а также, например, переувлажненные западные и северо-западные области.

Для стран СНГ контрасты еще более разительны. В табл.1.2 приведены основные климатические показатели природных зон СНГ.

Таблица 1.2 — Основные климатические показатели природных зон СНГ

В Украине в лесной зоне осадков выпадает больше, чем испаряется влаги, поэтому здесь наблюдается переувлажнение и заболачивание почв, что вызывает необходимость в проведении осушительных мелиораций. В лесостепной, степной зонах осадков выпадает в 1,4…9 раз меньше, чем испаряется влаги, поэтому здесь возникает потребность в орошении. Лесостепь характерна для центральных черноземных областей Украины.

Основоположник отечественных мелиораций А.Н. Костяков предложил при выделении зон различного увлажнения пользоваться коэффициентом водного баланса К=µР/Е,

(1.1)

где µ —

коэффициент использования осадков;
Р
— осадки за год, мм;
Е
— испаряемость, мм. Часть европейской территории СНГ разделена А.Н. Костяковым на три зоны (рис. 1): избыточного увлажнения –
К
>1; неустойчивого увлажнения –
К
=1 и недостаточного увлажнения —
К
<1. По Костякову южные и юго-восточные районы Украины относятся к зоне недостаточного увлажнения; центральная и северо-восточная части – к зоне неустойчивого увлажнения; западные и северо-западные – к зоне избыточного увлажнения.

Практически все природные зоны и природно-хозяйственные районы Украины нуждаются в проведении сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций.

К 2000 г. площади осушаемых земель в Украине планировалось довести до 3,9…4,0 млн. га.

Нормы осушения сельскохозяйственных угодий, населенных пунктов и промышленных предприятий. Критическая глубина залегания

Уровня грунтовых вод

Норма осушения — это требуемая глубина стояния уровня грунтовых вод, при которой в корнеобитаемом слое почвы поддерживается оптимальный для сельскохозяйственных культур водно-воздушный режим.

В соответствии с ДБН В.2.4-1-99 нормы осушения переувлажненных земель приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3 — Нормы осушения переувлажненных земель

Норму осушения на торфяных почвах можно получить из формулы

А. М. Янголя

Н= 0,028(100-γ) (1.7)

где Н

— средняя за вегетационный период норма осушения, м; γ — необходимая

влажность верхнего (0 … 40 см) слоя почвы, % полной влагоемкости; NC осадки за вегетационный период, мм; — суммарное испарение за вегетационный период, мм.

Для условий Украины, по исследованиям УкрНИИГиМ, нормы осушения приведены в табл. 1.4.

Норма осушения удобный показатель водного режима, однако его нельзя применять к тяжелым минеральным землям, на которых в корнеобитаемом слое в период весеннего снеготаяния и летне-осенних дождей может образовываться вер­ховодка, не связанная с грунтовыми водами. На таких землях устанавливают допустимую продолжительность переувлажнения (подтопления) корнеобитаемого слоя, не вызывающую вымокания посевов и снижения урожаев сельскохозяйственных культур.

Допустимые сроки освобождения пахотного (0 … 25 см) слоя почвы от избыточных вод следующие: для зерновых и овощных культур 1…2 сут, для многолетних трав 2…3 сут.

Из подпахотного (30…50 см) слоя избыточная вода должна отводиться за последующие 2…3 сут., а из горизонта 50…80 см — еще за 4…6 сут.

Затопление поверхности осушаемых земель допускается в зависимости от времени года и характера использования. В веге­тационный период затопление без снижения урожаев сельскохозяйственных культур возможно не более чем на 0,5 сут. — для зерновых, 0,8 — для овощных культур и корнеплодов и 1…2 сут. — для многолетних трав. Весной не допускается затопление озимых зерновых. Луга в зависимости от состава травосмесей могут затапливаться до 10…25 сут. Чем меньше слой затопления и выше температура паводковых вод, тем короче срок допустимого затопления.

Таблица 1.4 — Нормы осушения для условий Украины

Нормы, технические средства по осушению для населенных пунктов и промышленных предприятий учитывают особенности эксплуатации земли на этих территориях. А именно:

— уровень грунтовых вод не должен быть ближе, чем 0,5 м к фундаментам зданий, подвалов и подземных коммуникаций, сооружений;

— учитывается фактор антропогенного воздействия на почвы:

1. В городах и на промпредприятиях: утечки воды из подземных, надземных напорных и безнапорных коммуникаций, резервуаров (очистных сооружений).

2. Нарушение режима естественной инфильтрации в грунтах при строительстве подземных объектов — в городах – тоннели, метро и др., на предприятиях, переходы, тоннели, шахты и др.

3. Засыпка естественных ручьев и трасс талого и ливневого стока.

4. Застройка и твердое покрытие поверхности земли (асфальтирование и бетонирование) приводит к снижению испарения и подъёму уровня грунтовых вод (УГВ) — с одной стороны, с другой стороны — уменьшает проникновение ливневых вод в почву на этих территориях, увеличивая расходную характеристику ливневых вод и создавая условия для подъёма УГВ на других участках земли с без твердого покрытия.

5. Существенная разница в теплопроводности между материалом фундаментов строений и почвой способствует конденсации влаги в почве возле них в холодный период, повышает влажность и уменьшает ее несущую способность. При этом может происходить оседание зданий, дорог, подземных коммуникаций, затопление подвалов, теплотрасс, коррозия фундаментов, гибель деревьев, появление комаров и болезней людей и животных.

В условиях, когда грунтовые воды минерализованы, устанавливают критическую глубину залегания уровня грунтовых вод, при которой не допускается засоление почвогрунтов. Засоление почв обычно начинается раньше, чем заболачивание, поэтому критическая глубина всегда больше нормы осушения. Для условий засоленных, заболоченных почв Украины критическая глубина составляет 1,5 м, для более южных районов она достигает 2…3 м.

Водного режима грунтов

Водный режим на мелиорируемых землях в течение года существенно меняется, и возможное его изменение необходимо устанавливать или прогнозировать заранее на стадии проектирования. Из основных характеристик водного режима почвогрунтов можно достаточно надежно прогнозировать изменение запасов влаги и хуже — динамику уровней грунтовых вод. Прогнозирование изменения запасов влаги в почвах выполняют с помощью «водно-балансовых расчетов».

При расчете водного баланса сопоставляют приходные и расходные элементы водного режима. Приходными элементами водного баланса являются: атмосферные осадки N

; притоки поверхностных вод
V
и грунтовых вод
G;
конденсат атмосферной влаги на поверхности и в почве
А.
Расходную часть водного баланса составляют: суммарное испарение
Е,
включающее транспирацию влаги растениями, и испарение с поверхности земли; поверхностный сток
S
и отток грунтовых вод за пределы участка
О.
В уравнение водного баланса необходимо включать также влагообмен с нижерасположенными горизонтами (переток грунтовых вод) П, который может быть положительным (при притоке напорных грунтовых вод) или отрицательным (при оттоке грунтовых вод вниз). Для решения уравнения водного баланса используют метеоданные, а также материалы гидрологических и гидрогеологических исследований и изысканий.

Уравнение водного баланса для осушаемого массива или его части имеет следующий вид

±ΔW±ΔV=(N+V–S)+(G–O+A±П)–Е, (1.8)

где — изменение (прибыль или убыль) запасов почвенно-грунтовых вод; — изменение запасов поверхностных вод.

Водно-балансовые расчеты осушаемых территорий выполняют для количественной оценки типов водного питания и определения методов осушения, а также для установления потребности в увлажнении почв.

Уравнение водного баланса можно упростить для периода вегетации сельскохозяйственных культур.

Таким образом, уравнение водного баланса для вегетационного периода в упрощенной форме

(1.9)

где М —

показатель водного баланса; при отрицательном его значении (-
М)
в вегетационный период будет наблюдаться дефицит почвенной влаги и необходимо дополнительное увлажнение сезонной нормой
М;
при положительном значении показателя водного баланса
{+М)
в почве будет избыток влаги, который необходимо отвести для поддержания в корнеобитаемом слое допустимых запасов влаги; — запас продуктивной влаги в почве на начало вегетационного периода; это не полный объем воды в почве, а только его часть, доступная растениям; — эффек­тивные осадки за вегетационный период; это та часть осадков, которая поступает в почву и увеличивает запасы почвенной вла­ги;
Е —
суммарное испарение (водопотребление) растениями и почвой за вегетационный период.

Входящие в уравнения элементы водного баланса выражают в м3/га или мм. Соотношение между ними следующее: 10 м3/га = 1 мм слоя воды.

При расчете режима увлажнения сельскохозяйственных куль­тур водно-балансовые расчеты проводят по месяцам вегетационного периода для условий средних по влажности, сухих и острозасушливых лет с обеспеченностью (вероятностью превышения) по осадкам 50, 75 и 90%, а по дефицитам влажности воздуха — соответственно 50, 25 и 10%. Уравнение водного баланса лучше записать в таком виде , (1.10)

где — запас продуктивной влаги на начало расчетного месяца; для первого месяца он принимается равным запасу продуктивной влаги на начало вегетационного периода, для последующих меся­цев — запасу влаги на конец предыдущего месяца; — эффективные осадки за расчетный месяц; Е

— суммарное испарение за расчетный месяц;
М
— количество воды, которое необходимо подать на увлажнение (при положительном
М)
или сбросить (при отрицательном
М)
для поддержания в корнеобитаемом слое почвы допустимых запасов влаги. Составляющие уравнения водного баланса определяют следующим образом:

1. Запас продуктивной влаги в расчетном слое почвогрунтов Wпр (м3/ra) на начало вегетационного периода находят по формуле

Wпр =Wн – Wм , (1.11)

где — полный запас влаги в расчетном слое на начало вегетационного периода, м3/га; ; — минимально допустимый запас влаги в расчетном слое в вегетационный пе­риод, м3/га; .

Тогда , (1.12)

где p

— скважность (пористость) почвы, % объема;
Н
р — мощность расчетного слоя, м (ее следует принимать равной средней за вегетационный период норме осушения); γн, γр — средняя по расчетному слою влажность почвы, % полной влагоемкости, на начало вегетационного периода и наименьшая допустимая на протяжении вегетационного периода.

Влажность почвы по глубине изменяется в зависимости от положения уровня грунтовых вод (рис. 1.5). При этом у поверх­ности земли она приближается к минимально допустимой для растений, а на линии уровня грунтовых вод приближается к полной.

На торфяных почвах Полесья Украины запас продуктивной влаги на начало возобновления вегетации трав и при посадке картофеля составляет 1000…1250 м3/га, в лесостепи снижается до 800…1000 м3/га. На минеральных почвах запас продуктивной влаги находится в пределах 1000…1600 м3/га.

Рис. 1.5 — Схема к определению объема продуктивной влаги на начало вегетационного периода: 1 — положение УГВ в начале вегетационного периода;. 2 — допустимое понижение УГВ в вегетационный период; 3 — эпюра влажности почвогрунтов в начале вегетационного периода; 4 — то же при наиболее низком положении УГВ; 5 — объем продуктивной влаги на начало вегетационного периода; 6 — поверхность земли

2. Эффективные осадки (в м3/га) за вегетационный период или месяц определяют по формулам

(1.13)

(1.14)

где s — коэффициент стока; — коэффициент использования осадков; — расчетные осадки, мм.

Коэффициент использования осадков kп

для зоны Полесья и Лесостепи Украины следует принимать в зависимости от влажности года; для среднего года (50% обеспеченности по осадкам) — 0,65; для сухого года (75% обеспеченности) 0,70 и для острозасушливого года (90% обеспеченности) — 0,80.

На территории Полесья Украины за вегетационный период выпадает осадков от 150…200 мм — в сухие годы, 250…300 мм — в средние годы и до 350…400 мм — во влажные.

3. Суммарное испарение за вегетационный период (в м3/га) на осушаемых землях Украины рекомендуют определять по формуле А. М. Янголя

(1.15)

где — коэффициент, зависящий от вида сельскохозяйственных культур; он составляет: для зерновых 70…100, корнеплодов — 25…57, многолетних трав на сено 187,5 и на зеленую массу — 50,7; Y

— проектная урожайность сельскохозяйственных куль­тур, т/га;
п
— коэффициент, зависящий от глубины залегания уровня грунтовых вод, ,
е —
основание натуральных логарифмов;

Н

— средняя за вегетационный период глубина залегания уровня грунтовых вод, м; -сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за вегетационный период, мм.

На осушаемых землях суммарное водопотребление различными сельскохозяйственными культурами за вегетационный период составляет 3000…5500 м3/га (300…550 мм).

Распределение водопотребления по месяцам можно производить в соответствии с данными табл. 1.5.

Суммарное испарение (в мм) за любую декаду вегетацион­ного периода можно вычислять и по формуле Дирсе

, (1.16)

где k

— биологический коэффициент, который зависит от фаз развития растений (
k
= 0,5 . .. 1,0); — суммы среднесуточных дефицитов влажности воздуха за декаду, мбар. Таблица 1.5 — Распределение водопотребления сельскохозяйственными культурами по месяцам вегетационного периода

4. Величину подпитывания от грунтовых вод (в мм) за вегетационный период или месяц можно определять по формуле Б. С. Маслова

Ег= (1.17)

где — испаряемость (испарение при достаточном увлажнении почвы) соответственно за вегетационный период или месяц, мм; е —

основание натуральных логарифмов;
п
— коэффициент, зависящий от вида сельскохозяйственных культур; для многолетних трав
n
=1,4; для картофеля
п
= 2и для овса
п
= 3;
H
— средняя за расчетный период глубина залегания уровня грунтовых вод, м. При
Н
<0,5 м в формулу следует подставлять значение
Н
= 0,5м.

За вегетационный период в активный слой торфяных и суглинистых почв поступает от грунтовых вод до 150…250 мм воды при залегании их уровня на глубине Н

=1 м, до 100.. . 150 мм — при
Н
= 1,5 м и до 30 . .. 60 мм — при
Н
=2 м.

На основании водно-балансовых расчетов устанавливают тип мелиоративной системы и необходимое количество воды на увлажнение. Если в среднем и сухом годах большинство сельскохозяйственных культур испытывает дефицит почвенной влаги, то следует проектировать осушительно-увлажнительную систему двухстороннего действия; если же избыток влаги — осушительную систему одностороннего действия. Когда показатель водного баланса М

близок к нулю, проектируют осушительную систему с предупредительным шлюзованием.

В условиях Полесья Украины в почвогрунтах наблюдается дефицит влаги: в засушливые годы 1500…2000 м3/га, в средние по влажности годы 300…800 м3/га, во влажные годы дополнительное увлажнение не требуется. Следовательно, в этих районах, как правило, нужны осушительно-увлажнительные системы.

Изменение влагозапасов в почвогрунтах за любой период приводит и к изменению положения уровня грунтовых вод. Данную зависимость описывают уравнением

(1.18)

где — изменение влагозапасов, м3/га; β — коэффициент водоотдачи грунта; — изменение глубины залегания уровня грунтовых вод, м.

С помощью мелиоративной системы

можно
управлять водным режимоми его элементами: уменьшать приток поверхностных и грунтовых вод со стороны (за счет оградительной сети), увеличить или уменьшать сток с осушаемой территории (за счет осушительной сети и сооружений на ней), а применяя агротехнические приемы, частично регулировать и суммарное водопотребление Е.
При проектировании мелиоративных систем следует составлять также баланс питательных веществ, т. е. поступление их с различными видами и потребление растениями.

Основными методами регулирования являются — орошение и осушение.

Мелиоративная практика оперирует двумя терминами: метод регулирования и способ регулирования. Здесь в слова метод

и
способ
(грамматические синонимы) вкладывается разный смысл.

По воздействию на почву и растения мелиорации орошением делят на увлажнительное, удобрительное и специальное.

Увлажнительное орошение делится на действующее регулярно и одно­кратно.

При регулярно действующем орошении почва увлажняется в необходимые сроки и в требуемом количестве в любой части оросительной системы. При поступлении воды в ороситель­ную сеть из источника самотеком орошение называют самотечным. В случае подъема воды из источника в оросительную сеть насос­ными станциями орошение называют механическим. Регулярное орошение в бывшем СССР использовали на 85%, а механическое — на 15% орошаемой площади.

При однократно действующем орошении почва увлажняется один раз в год путем затопления земель водами весеннего стока (лиманное орошение) или паводковыми водами (паводковое орошение). Лиманное и паводковое орошение распространено преимущественно в России и Казахстане, занимая около 10% всей орошаемой площади.

Удобрительное орошениеприменяют для внесения удобрений в почву с помощью воды, которая, являясь растворителем удобрений, транспортирует их в почву. Сюда относится полив сточными водами, а также полыми водами, содержащими большое количество взвешенных наносов, которые отлагаются на полях и удобряют их. Удобрительное орошение пока еще мало распространено и занимает около 1% орошаемых площадей.

Специальное орошениевключает отеплительное

,
окислительное
,
почвоочищающее
и др.
Отеплительное орошение применяют для согревания почвы путем полива ее водой более теплой, чем почва. Для этой цели используют отработанные воды теплоцентралей, атомных электростанций, термальные воды. При окислительном орошении поливную воду обогащают кислородом и подают на поля, почвы которых им обеднены (пойменные луга, рисовые поля). Почвоочищающее орошение применяют для удаления из почвы избытка солей, истребления вредителей сельскохозяйственных растений (мышей, личинок майского жука) путем затопления водой очищаемой почвы, это широко распространено в Уз­бекистане, Туркмении, Азербайджане, на Северном Кавказе и в южных областях Украины.
Методы регулирования осушением. Методы осушения —

основные при устранении избыточной увлажненности земель (или принципы воздействия на водный режим).Их назначают в зависимости от типов водного питания и причин избыточного увлажнения.

Применяют следующие основные методы осушения.

1. Понижение уровня грунтовых вод — на объектах атмосферного и грунтового безнапорного водного питания на водопроницаемых почвогрунтах.

2. Снижение напорности грунтовых вод — на объектах грунтово-напорного водного питания.

3. Ускорение стока поверхностных вод и отвода воды из пахотного горизонта — на объектах атмосферного водного питания на водоразделах и пологих склонах с тяжелыми по механическому составу слабопроницаемыми почвогрунтами.

4. Ограждение осушаемой территории от притока со стороны избыточных поверхностных и грунтовых вод (перехватывание этих вод).

Эксплуатация

Основной задачей эксплуатации мелиоративных систем является обеспечение принятых при проектировании технологических параметров работы, соблюдение условий: противоаварийной и противопожарной безопасности, относительно безопасности труда, сохранения естественной окружающей среды.

Основными проблемными вопросами при эксплуатации мелиоративных систем являются:

— предотвращение обрушения откосов или заиливание открытых каналов;

— заиливание дрен в закрытых системах;

— для систем водопонижения и дренажных систем городов и промышленных предприятий очистка дренажных вод от загрязнений.

Заиление дренажа — сложный процесс, включающий отложе­ние частиц грунта и железистых соединений внутри труб, кольматаж фильтров, закупорку водоприемных отверстий, а также зара­стание полостей труб корнями растений.

Для предохранения дренажа от заиления применяют защитно-фильтрующие материалы — органические (мох, торфяная крош­ка, солома, опилки и др.) или синтетические (стеклохолст, стек­ловата и др.), которыми обвертывают дренажные трубы по всей длине или только на стыках.

Рис. 1.11 — Схемы защиты дрен от заиления стеклохолстом:

а —

сплошная обертка фильтрующей лентой;
б —
сплошная защита двумя лентами — подстилочной и покровной;
в —
укладка труб на подстилочную ленту с покрытием стыков полосками ленты; 1 — гончарная или пластмас­совая труба; 2 — стеклохолст

На рис. 1.11 приведена схема защиты дрен от заиления стеклохолстом. Строго говоря, термин “фильтр” является неправильным, поскольку им определяют пористый материал, который пропускает через себя жидкость из суспензии и задерживает взвешенные в ней частицы. Если бы дренажный фильтр был именно таким, то он достаточно быстро перестал бы пропускать воду в результате закупорки микроскопическими частицами грунта, которые накопятся в его теле и в вокруг него. Перед ним будут накапливаться крупные частицы грунта, которые задерживают более малые, а те — еще более малые и т.д., то есть в грунте создастся “обратной фильтр”, который стабилизирует грунт: прекратит движение его частиц, кроме микроскопических через дрену.

На рис. 1.12 приведен обратный грунтовый фильтр возле водоприемной щели пластмассовой дрены.

Рис. 1.12 — Обратный грунтовый фильтр возле водоприемной щели пластмассовой дрены:

1 — дренажная труба, 2 — водоприемная щель; 3 — волокнистый фильтр; 4 — частицы грунта, размер которых уменьшается по мере удаления от водоприемной щели

Применение фильтрующих материалов значительной толщины (обсыпка песком с гравием и т.д./ уменьшает входные градиенты в результате увеличения диаметра водопроницаемой полости. Потому объемные фильтры, обычная толщина которых 10…20 см, имеют преимущество перед фильтрами из стеклянных и синтетических полотен, толщина которых меньше 1 мм. Недостаток зернистых объемных фильтров — большая стоимость транспортировки материалов для них. Принцип выбора материала фильтра заключается в подборе фильтрующего материала с такими щелями, которые обеспечат создание вокруг него грунтового обратного фильтра, что является необходимым условием стабилизации грунта в зоне дрен.