Расположение, размеры и конструкция дренажной сети
Дрены, внутрихозяйственные и межхозяйственные коллекторы различных порядков, ловчие и береговые дрены, сооружения на дренажно-коллекторной сети входят в состав горизонтального дренажа.
Коллекторно-дренажную сеть в плане располагают с учетом рельефа и направления потока грунтовых вод, расположения элементов оросительной системы, организации территории, прогрессивных приемов агротехники и высокопроизводительного использования сельскохозяйственных машин.
Для ускорения отвода воды дрены располагают в направлении гидроизогипс, а коллекторы — поперек дрен по уклону местности.
Дрены нельзя располагать под оросительными каналами и вдоль них, чтобы фильтрационные воды не вмывали мелкозем в дрены, которые, должны отстоять от оросительных каналов на 20…30 м и более. Во время промывок полосу шириной 10 м над дреной ограждают валиками и не затапливают водой.
Глубину открытых дрен принимают 2,0…2,5 м, открытых коллекторов —2,5…3,5 м.
Открытая сеть имеет следующие недостатки:
1) сельскохозяйственные машины работают в стесненных условиях;
2) каналы зарастают сорняками и являются рассадниками малярийных комаров;
3) откосы каналов оползают, глубина их уменьшается и эксплуатационные расходы по содержанию каналов в рабочем состоянии составляют от 2 до 8 % их строительной стоимости.
Для устранения этих недостатков строят закрытый дренаж. Закрытые дрены делают из гончарных трубок длиной по 33 см, диаметром 50…200 мм или из крупнопористого бетона, пористого асфальтобетона и полиэтилена. Трубки укладывают впритык со щелями 0,5…1 мм. Стыки обвертывают стеклотканью или стекловатой. Минимальные уклоны дрен зависят от их вида.
Если дрены укладывают в мелком песке или илистом грунте, скорость течения воды в трубах должна быть не менее 0,4 м/с.
При понижении уровня грунтовых вод между дренами образуется депрессионная поверхность, имеющая форму параболического свода. Верх этого свода должен быть ниже критической глубины Н. Глубина закладки дрен H1=H+h0. Наименьший напор практически принимают в легких почвах 20…30 см, в средних—30…40 и в тяжелых — 40…50 см. Чем меньше напор h0, тем меньше скорость стекания воды в дрены, тем медленнее понижается уровень грунтовых вод.
Если дрены не обеспечат понижения грунтовых вод на критическую глубину, то происходит реставрация засоления почвы.
Глубину заложения дрен, расстояние между ними и величину расчетного притока воды к дренам можно определить на основании опытного изучения работы дренажа в условиях проектируемого массива или аналогичных. Если же это невозможно, то глубину заложения дрен, их сечение и расстояние между ними определяют для средних условий их работы в вегетационный период по формулам для установившегося режима работы дренажа и проверяют на период промывки.
Диаметр труб и скорость течения воды в них при известном уклоне и расходе определяют гидравлическим расчетом по формулам равномерного движения воды при безнапорном режиме на пропуск нормального расхода. При проверке на максимальный расход допускается расчет дренажных труб как напорных.
Нормальный расход определяют по среднему модулю дренажного стока за вегетационный период на основании опытных данных или в результате балансовых подсчетов; максимальный расход — по максимальному дренажному модулю для периода промывок, полученному опытным путем или вычисленному по теоретическим формулам или в результате анализа аналогичных объектов.
Для усиления действия дренажа в период промывок каналокопателем нарезают временные дрены глубиной 0,7…1 м через 50…100 м (в зависимости от водопроницаемости грунтов) между временными оросителями. В этом случае промывка верхнего слоя почвы идет интенсивнее, промывные нормы уменьшаются, вредные соли вымываются более равномерно, чем при промывке без временного дренажа.
Все закрытые коллекторы, впадающие в открытые каналы и водоприемники, оборудуют устьевыми сооружениями, начальными и смотровыми колодцами. Начальные колодцы строят в истоках закрытых дрен (для их промывки, замочки обратной засыпки).
На поворотах, при изменении уклонов, в местах сопряжения трубопроводов и на прямых участках длиной более 1 км устраивают смотровые колодцы диаметром не менее 1 м через 200…400 м. Дно колодцев делают на 0,3…0,4 м ниже дна выводной трубы.
На границах землепользования в смотровых колодцах и устьевых сооружениях ставят водомеры.
Вертикальный дренаж представляет собой буровые скважины (колодцы) диаметром 0,7-1 м, глубиной 20…150 м, входящие в мощный водоносный пласт, закрепленные обсадными трубами с отверстиями, вода из которых откачивается насосами. Вода поступает в колодцы через боковые отверстия (фильтры). В результате откачки воды уровень грунтовых вод вокруг колодца понижается, образуя воронку радиусом R.
Вертикальный дренаж применяют на массивах без сплошных водоупорных прослоек при наличии мощных крупнозернистых водоносных слоев, а также напорных грунтовых вод. Удельный дебит (на 1 м глубины откачки) колеблется от 5 до 30л/с. Скважины с малым удельным дебитом неэффективны.
Пресную воду, выкачиваемую из колодцев, используют обычно для полива, слабозасоленную — на полив в смеси с речной водой, а соленую воду отводят за пределы орошаемого массива.
В комбинированном дренаже вертикальные скважины-усилители каптируют водоносный горизонт и снимают его напор без откачки насосами, понижают уровень грунтовых вод, что позволяет увеличить междренные расстояния в несколько раз (обычно их принимают 200…300 м), а горизонтальные дрены понижают уровень грунтовых вод и отводят их том числе и из скважин-усилителей за пределы дренированной территории. Устья скважин располагают на уровне воды в горизонтальных дренах.