Меню

Реклама
1

  • Приусадебный участок


    Мелиорация участка

     

    В глубоких подземных пластах вода размывает встречающиеся на ее пути горные породы, насыщается солями, минерализуется. По извилистым узким каналам-порам поднимаются вверх водяные столбики. Их движут к поверхности земли капиллярные силы. Они, как микроскопические насосы, заделанные в стенки грунтовых пор, тянут воду на многометровую высоту, к свету. Здесь, вблизи земной поверхности, горячий воздух высушивает почву. Вода испаряется, оставляя на земле белые пятна соли - яд для растений.

    От года к году накапливаются вредные кристаллы в верхнем слое почв, вытесняют полезные питательные вещества, необходимые для роста растений. Пролысины и белые пятна в степи увеличиваются, захватывая все новые и новые площади. Солончаки и солонцы завоевывают большие территории, часто на них гибнут травы, кустарники, деревья, все дальше в поисках пищи убегают полевые животные, улетают птицы.

    С давних времен люди давали грустные названия этим местам. «Черные земли»,- говорили калмыки. «Голодная степь!» - восклицали узбеки. Так и поныне значатся они на географических картах.

    Орошение возрождает эти края, превращает их в цветущие оазисы. Но одновременно снова приходит засоление, на этот раз вторичное, вызванное человеком. Подаваемая на поля вода течет по бороздам между посевами. Одну часть этой воды «выпивают» корни растений, другая - испаряется, а третья - просочившись вниз через почву, пополняет грунтовые воды, повышает их уровень, происходит подтопление сельскохозяйственных земель. Вода вымывает из грунта соли, уносит их вместе с собой к почвенному слою - начинается засоление. Вот ведь парадокс: люди орошают землю, стараются превратить ее в зеленый сад, но вместо растений на почве нередко появляются уже известные нам белесоватые пятна. Как же бороться с засолением полей?

    Давно уже люди заметили, что после дождя белые проплешины в степи блекнут, сереют, а то и вовсе исчезают. Но короток век дождевых ручьев, быстро стекают они в реки и овраги, не успев проникнуть глубоко в почву. Поэтому полноценного обессоливания грунта атмосферные осадки не дают. Нужны более сильные средства - искусственные промывки.

    Здесь мы сталкиваемся с новой ролью воды, противоположной той, о которой только что говорили. Поднимаясь снизу вверх, вода засоляла почвы. Подчиняясь воле человека, двигаясь вниз, в землю, она, наоборот, обессоливает ее. Такой способ применяли еще в Древнем Египте. В долине Нила засолялись плодородные почвы. Крестьяне пускали на них самотеком пресную речную воду, она растворяла соли, насыщалась ими и стекала обратно в реку. Такие же промывки, так называемые «араты», делались и при обработке засоленных земель в дореволюционном Азербайджане.

    Однако для полного обессоливания почв нужны более сильные и специальные средства, в качестве которых служат дренажные системы. Вымываемые при промывке соли вместе с насыщенной ими водой должны быть вовремя удалены с рас-соляемых полей. Это и делает дренаж. Что же он собой представляет?

    Дренаж орошаемого участка - это система параллельных каналов, которые собирают из грунта и отводят за пределы орошаемой территории промывную воду.

    В большинстве случаев дренаж строили (да и теперь еще строят) путем рытья дренажных канав-каналов. Но такой дренаж нарезает на куски засеянное поле, мешает механизированной обработке почвы. Поэтому все чаще стали применять так называемый закрытый дренаж.

    Его устраивают так. Отрывают траншеи и укладывают в них одну за другой короткие дренажные трубы длиной до 30 см (например, керамические) и засыпают их землей. Работа не из легких, особенно если учесть, что протяженность дренажной сети на крупных объектах мелиорации может достигать десятков, а то и сотен километров. Понятно, что старый способ строительства дренажа никого устроить не мог. За разработку машин дреноукладчиков, которые могли бы делать все операции сразу, взялись ученые и инженеры.

    Вскоре специалисты смонтировали новую машину. Это был трактор с прицепами, который напоминал поезд с паровозом и вагонами. Первый «вагон» - землеройный, выкапывал траншею. Он, как и речная землечерпалка, представлял собой многоковшовый экскаватор и был оборудован непрерывно движущимися ковшами, которые зачерпывали грунт, сбрасывали его на транспортерную ленту, а та откидывала в сторону. Следующий вагон - дреноукладчик. По наклонным салазкам скользили вниз дренажные трубки и самостоятельно, одна за другой, укладывались в траншею. Третий вагон был похож на тендер у паровоза. Только вместо угля в его бункере находился песок, и он работал, как самосвал. Песок из бункера «стекал» в траншею и засыпал дренажные трубы - фильтрующая обсыпка была готова. Теперь оставалось только завалить бульдозером вынутый из траншей грунт обратно, и дренаж мог начать свою работу по приему отслужившей в почве на полях промывной или оросительной воды.

    XXI век - век новых материалов: пластмасс. Чего только не делают из них: пуговицы и автомобили, тарелки и мосты, и, конечно, дренажные трубы.

    На подмосковном опытном поле ВНИИГиМ прошла испытание диковинная машина - «гибрид» трактора и траншеекопателя (рис. 12).

    Двигаясь вперед, она выбрасывает в стороны комья земли, а сзади из-под нее выползает свернутая в бухту гибкая синтетическая дырчатая трубка-шланг. Разматываясь, она сама ложится в траншею, которую отрывает шнекообразный землеройный механизм. Только за один проход по полю машина укладывает почти полкилометра дренажных труб.

    Кроме горизонтального, все большее распространения в практике гидромелиорации получает так называемый вертикальный дренаж - система буровых водопонизительных скважин.

    В конце 20-х годов в Южной Калифорнии начали бурить водяные скважины. Эффект был потрясающим: на поверхность земли пришла оросительная вода для полива посевов, и одновременно произошло понижение уровня грунтовых вод. Калифорнийские фермеры не только были спасены от разорения, но и получили большой экономический эффект. Дело в том, что применявшийся ими ранее горизонтальный дренаж закладывался на глубине 1 -3 м и не мог сильно понизить уровень грунтовых вод. В отличие от него вертикальные скважины, создавая глубокое водопонижение, вызывали в грунте нисходящие токи воды, которые энергично вымывали соли из почвы и уносили их вниз, подальше от корней растений.

    С тех пор такой дренаж и называют «калифорнийскими колодцами», или вертикальным дренажем.

    Рис. 12. Укладка пластмассовой дренажной трубы

    У нас вертикальный дренаж получил свое второе рождение. Скважины вертикального дренажа расставляют на расстоянии 1 -2 км друг от друга по всей орошаемой территории в форме сетки в плане. Такое расположение позволяет при откачке воды образовать общую депрессионную воронку, площадь которой зачастую достигает многих тысяч гектаров. Большое достоинство вертикального дренажа, кроме всего прочего, втом, что он ловит фильтрующуюся в нижние пласты земли оросительную воду и подает ее вновь на орошение и водоснабжение. Таким образом, общие потери ирригационной воды снижаются до минимума.

    В восточных районах успешно применяется почвозащитная система земледелия, при которой почвенный слой не переворачивается «вверх ногами», а только рыхлится. Согнав с поля отвальный плуг, земледельцы сохраняют здесь на почве прошлогодние растительные остатки, т. е. стерню (жнивье). Сев производится при помощи специальных сеялок, которые заделывают семена в почву, не оборачивая и не разрушая ее. В результате применения новой почвозащитной системы обработки земли на ней остается стерневой «экран», он не только предотвращает смыв и выветривание почвы, но и эффективно задерживает снег и дождь, уменьшает глубину промерзания. Все это особенно необходимо в засушливые годы.

    Нужны и другие, специальные инженерные противоэрози-онные мероприятия, среди которых немаловажное значение имеет устройство простейших гидротехнических сооружений. Они регулируют и удерживают воду, укрепляют овраги. Так, на территории лесостепных районов Левобережной Украины применяются водоудерживающие земляные валы, которые сооружаются в вершинах оврагов. Их устройство в первый же год сокращает рост оврагов в длину до 0,5-0,7 м. К сожалению, лишь сокращает, но не ликвидирует полностью. Значит, нужно что-то еще более эффективное.

    Здесь мы приблизились к главному звену в цепи различных противоэрозионных мероприятий: борьбе с оврагами при помощи самих оврагов. Речь идет об устройстве прудов в балочно-овражной сети. Дело в том, что, соорудив небольшую водоподпорную плотину в овраге, мы тем самым задерживаем в нем сток талых и дождевых вод, которые, накапливаясь, образуют водоем. Результатом сооружения каскада водоудерживающих прудов в оврагах является замедление движения воды на окружающей территории. Это связано с тем, что скорость воды в весенних ручьях и малых речках понижается благодаря подпору их уровня овражными водоемами. Смываемая с полей земля накапливается в прудах, постепенно их заносит, и со временем овраги вообще могут исчезнуть, пополнив, таким образом, площадь полезной посевной территории. Вода удерживающие пруды в оврагах и балках не только служат наносоуловителями, но и повышают уровень грунтовых вод на примыкающих к ним территориях, улучшая тем самым условия питания корневой системы растений.

    Дождевые и талые воды, или местный сток, как говорят гидрологи, стекая с пашни, уносят не только плодородную землю, но и самих себя. Они уносят возможность полива десятков гектаров сельскохозяйственных полей, огородов, садов, лишают города и села десятков тысяч кубометров воды в сутки. Приходится строить специальные водозаборные сооружения, многокилометровые водоводы и насосные станции, которые занимаются тем, что возвращают воду местного стока к месту ее образования.

    Рационально ли это? Не целесообразнее ли предотвратить стекание дождевых и талых вод к далеким рекам и ловить их в непосредственной близости к месту потребления? Именно эту роль играют пруды в оврагах и балках, они не только снижают вредное действие эрозионных процессов, но и обеспечивают население водой, удовлетворяют нужды орошения. Более того, пруд в селе - это возможность разведения водоплавающей птицы, это рыбоводство, т. е. новые доходные отрасли сельского хозяйства. В дополнение ко всему пруд играет и существенную эстетическую роль, облагораживает пейзаж, служит местом отдыха для населения. В засушливых районах он создает благотворный микроклимат, изменяя температурно-влажностный режим окружающей территории.

    Однако пора разобрать вопрос о количестве местного стока. Не преувеличиваем ли мы его эрозионную и водонакопи-тельную роль, достаточно ли его для создания широкий сети прудов в оврагах и балках?

    Это особенно важно летом, когда к августу вода за плотиной резко спадает и для полива растений ее не хватает. Тогда и выручает специальный грунтовый резервуар, который позволяет производить сезонное регулирование водного стока. В осенне-зимний особенно весенний периоды вода накапливается в подземных водохранилищах, а летом используется для орошения. Такая гидрорегулирующая система включает в себя оборудованные насосами водозаборные скважины, пробуренные на берегу пруда. К каждой из скважин может подключаться дождевальный агрегат, обеспечивающий полив огородов и посевов.

    Развивая орошение, необходимо в его основу заложить водосберегающую технологию полива, способствующую резкому увеличению эффективности этого вида мелиорации.

    Существенным резервом нормированного использования влаги является правильный выбор и рациональное применение различных способов полива сельскохозяйственных угодий. В последние годы появились более прогрессивные способы полива: капельное и аэрозольное, обеспечивающее до 50% экономии воды. Так, оросительная норма озимой пшеницы при сочетании полива дождеванием с мелкодисперсным увлажнением в среднем за три года была на 30% ниже, чем при использовании только дождевания.

    С развитием орошаемых земель увеличивается объем кол-лекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятся непригодными для орошения земель.

    Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых и очищающих воду растений, водоснабжение на основе опреснения т. п.). Следует также существенно уменьшить расход воды при промывке засоленных земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно-дре-нажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей. Осушительные мелиорации являются одним из основных направлений развития водного хозяйства страны. Ими обеспечиваются высокие урожаи сельскохозяйственной продукции на землях, до этого малопригодных для такого использования.

    Осушение низинных, переходных и верховых болот осуществляется с помощью открытых каналов и закрытого дренажа разных типов.

    Главным вопросом, особенно при крупномасштабной мелиорации, является влияние осушительных мелиорации на водный режим регионов. После создания осушительной системы гидрологический режим существенно трансформируется. Наибольшие изменения отмечаются в речном стоке. В первые годы начальной эксплуатации осушительных систем в бассейне происходит некоторое увеличение годового стока за счёт интенсивного сброса избыточных вод. Впоследствии он может снизиться до своей первоначальной величины (до начала мелиоративных работ). Установлено, что после проведения осушения земель, особенно в первые годы, в речном стоке повышается доля подземного питания. Анализ послемелиоративных изменений стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот период водность реки увеличивается. Сток весеннего половодья меняется мало, в основном в сторону его снижения, так как на мелиорируемых землях он формируется под влиянием двух основных факторов, действующих в противоположных направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации, что вызывает большие потери талых вод, и возрастание скорости стекания весенних вод вследствие развитой искусственной гидрографической сети.

    Обычно регулирование речного стока осуществляется водохранилищами, которые аккумулируют весенние паводковые воды и тем самым предотвращают подтопление расположенных ниже территорий. Но для образования водохранилищ нужны природные или искусственные емкости, где можно было бы накапливать воду.

    Польдер - это отгороженный земельными дамбами участок затопляемой территории, откуда вода откачивается насосами (или отводится самотеком).

    Дефицит влаги в маловодные засушливые годы может достигать 120 мм водяного столба.

    Для предупреждения пересушивания почв радикальным является метод двухстороннего регулирования влажности: весной участки осушаются, а летом обводняются. Подпочвенное орошение осуществляется путем шлюзования осушительных каналов. Для этого на них устанавливаются шлюзы-регуляторы с затворами, которые на лето закрывают. При этом повышается уровень грунтовых вод, и корнеобитаемый почвенный слой увлажняется. Кроме того, все больше на осушенных землях начинают применять дождевание.

    Основой осушения являются осушительные каналы, общая длина которых растет от года к году.

    Один из перспективных принципов устройства дренажных каналов заимствован в области металлообработки. Это фрезерование. Основанная на нем машина имеет две наклонные симметрично расположенные дисковые фрезы, которые вырезают в торфяном грунте полный профиль канала с ровными гладкими откосами.

    Вместо открытых каналовосушителей все чаще применяют закрытый дренаж, представляющий собой систему зарытых в землю дырчатых труб (рис. 13). Основной объем дренажных работ выполняется пока укладкой в открытые траншеи гончарных трубок. Работа трудоемкая и слабо механизированная, о чем уже было сказано при рассмотрении дренажа орошаемых земель.

    Искусство трубопроизводства состоит в том, чтобы «завернуть» максимум воздуха в минимум оболочки. Материалом, который в наибольшей степени удовлетворяет такому требованию, является пластмасса. На засоленных землях с каждым годом все больше применяют полиэтиленовые дренажные трубы, которые позволяют широко механизировать работы.

    Прежде чем попасть в дрены, вода проходит длинный извилистый путь. По узким ходам - порам в грунте - ее струйки пробиваются к дренажным трубам. А если где-то по пути попадаются особенно плотные преграды, вода размывает их, насыщается глинистыми частицами, а потом течет дальше.

    Рис.13. Конструкции закрытого осушительного дренажа:

    А - каменная дрена; Б - хворостяная (фашинная) дрена; В - жердяная дрена; Г - гончарный трубчатый дренаж. 1 - щебень, битый камень или галька; 2 - хворостяная фашина; 3 - местный грунт (обратная засыпка); 4 - дерновая выстилка; 5 - жердины на поперечных подкладках; 6 - гончарные трубки; 7 - зазоры между трубками, по которым вода поступает в дренаж

    Достигнув цели своего путешествия, вода успокаивается, теряет скорость и напор, замедляет бег и начинает отстаиваться. Глинистые частицы выпадают из нее, осаждаются, и слой за слоем ложатся на дно дрены. Со временем нарастает толстая глиняная пробка, которая закупоривает дренаж и закрывает проход току воды. Такие пробки, так же как и другие повреждения дренажной сети, серьезно нарушают всю систему водообращения осушаемых полей и, в конце концов, приводят к выходу их из строя.

    Борьбу с закупоркой дренажных систем ведут главным образом путем их вскрытия. Дренажные трубы откапывают (обычно вручную, чтобы не повредить), очищают от засорений, устраняют повреждения, а затем снова засыпают песком и вынутым из траншей грунтом. Такой способ наиболее надежен, ктрубам открыт непосредственный доступ. Поэтому и уверенность в успехе почти 100%-ная. Однако каждый раз откапывать дренажные трубы, да еще на большой их длине - нелегко. Поэтому предпочтительнее такие методы, которые позволяют закупорку дренажа ликвидировать без вскрытия траншеи. Для этого применяют разные средства. Например, протягивают через дренажные трубы прикрепленные к тросу скребки, щетки или ерши, которые рыхлят и сгребают с внутренней поверхности труб слой заиления.

    Механический способ очистки подземных дренажныхтруб громоздок и неудобен. Кроме того, ему присущ один важный недостаток: при механической очистке часто повреждаются дренажные трубы и нарушаются стыки между ними.

    Способ гидромеханической очистки трубопроводов довольно прост, сводится фактически к применению обычного пожарного брандспойта. Струя воды смывает глинистую пробку, разжиженная, она стекает к сбросу. Трудность лишь в том, что шланг, по которому подается с напором вода, приходится протаскивать по дренажной сети на большие расстояния.

     



    На главную