Бабиков Б. В. Гидротехнические мелиорации (2002)

норма осушения на последних объясняется возможностью корней

растений получать необходимое количество пищи из меньшего по

мощности слоя почвы.

Исследования норм осушения, проведенные в различных зонах

страны, показали, что величины их по зонам довольно близки, изме­ няясь большей частью в пределах 40-60 см для торфяных почв, уве­ личиваясь до глубины 70-90 см для минеральных земель.

Существенное влияние на уровень грунтовых вод оказывает не

только сток по каналам, но и расход влаги на суммарное испарение,

складывающееся, как отмечалось в гл. 1, из физического испаре­

ния и транспирации. Физическое испарение с поверхности почвы

на верховых и переходных болотах различно.

По исследованиям В.В.Романова [27], капиллярный подъем влаги

на микроландшафтах верховых болот не превышает 17-50 см. При сни­ жении уровней ниже 30-40 см (а при осушении возможно и более глубо­ кое снижение) испарение может резко уменьшаться. На переходныхтор­ фяниках капиллярный подъем влаги достигает 100-200 см, поэтому физическое испарение здесь достигает больших величин. Формирую­

щийся после осушения древостой за счет транспирации усиливает

суммарное испарение. В годовом расходе влаги оно превышает сток

в 1,5-3 раза, летом - в 5-10 раз. За летне-осенний период (июнь - сен­ тябрь) сток составляет 8-100/0 от годовой величины (рис. 34).

В отдельные месяцы стока по каналам на осушенных землях нет

вообще. Суммарное испарение летом может превышать сумму вы­

павших осадков. В гл. 1 указывалось, что в высокобонитетных дре­ востоях оно составляет 400-450 мм.

Наблюдения за изменением уровней грунтовых вод на болотах

под влиянием осушения показывают, что после сформирования на

болоте сосняка III класса бонитета взамен сосняка У-Уа классов

грунтовые воды понижались на 20-30 О/о.

При выращивании культур сосны на осушенном переходном бо­

лоте в первые годы их роста грунтовые воды находились на глубине

не более 35-4~ см. После сформирования на болоте соснового

насаждения I:-Ia классов бонитета грунтовые воды на этой глубине

отмечались тЬлько весной. Летом уровень их снижался до глубины

60-80 см и более. Следовательно, обеспечив ному осушения в на­

чальном периоде роста леса, в дальнейшем ее можно в значительной

степени поддерживать за счет транспирации влаги древостоем .

100

2US Гоо

400 130

65

205

/J(j 65

100

lЗО~

6.5

ЗОО~____________________~

Рис. 34. Соотношение испарения и стока на осушенных болотах.

Расстояние между каналами 205, 130, 65 м

Поэтому рекомендуемые нормы осушения можно считать «стар­

товыми», необходимыми в первые годы после осушения для обес­

печения условий роста при формировании древостоев в новых ус­

ловиях.

Для выращивания лесохозяйственными предприятиями

сельскохозяйственных культур, проведения культурно-технических

мероприятий и создания высокопродуктивных сенокосов требует­

ся более интенсивное осушение (табл. 17), различное для разных

видов сельскохозяйственных культур.

При осушении земель под сельхозпользование следует иметь в

виду их особенности. На таких землях в большинстве случаев необ­

ХОдимо применение техники для обработки почвы весной, для вспаш­

ки или посевов. Требуется более раннее освобождение от верховод­ ки верхних горизонтов почв для лучшей прогреваемости ее. Поэто­ му грунтовые воды при сельскохозяйственном использовании осу­

шенных земель необходимо понижать на большую глубину и в более

ранние сроки, чем при лесохозяйственном производстве.

101

Глава 6

ОСУШИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Осушительной системой называется комплекс инженерных

гидротехнических сооружений, обеспечивающих создание опти­ мального водного режима на переувлажненных землях. Осушитель­

ная система состоит из регулирующих, проводящих и оградитель­

ных каналов, водоприемников, гидротехнических сооружений, противопожарных водоемов и дорожной сети.

6.1. Осушительная сеть

Основным элементом осушительной системы является р е г у - л и р у ю щ а я сеть. Она предназначена для понижения уровней

почвенно-грунтовых вод до необходимой глубины, обеспечивающей

норму осушения. К каналам регулирующей сети относятся: осуши­

тели, нагорные, ловчие и тальвеговые каналы, а также борозды,

создаваемые при подготовке почвы под лесные культуры на переув­

лажненных землях при условии вывода их в каналы для отвода воды.

Про в о Д я Щ а я с е т ь служит для сбора воды из ре­

гулирующей сети и отвода (транспортировки) ее в водоприемники.

К проводящей сети относятся транспортирующие (собиратели) и

магистральные каналы.

В о Д о при е м н и к и необходимы для приема воды из осу­

шительной сети. Водоприемниками могут служить ручьи, реки (вклю­

чая и малые), озера, водохранилища, карстовые воронки, балки и др.

р а с п о л о ж е н и е осушительной сети на местности зави­

сит от многих причин. Осушители располагают под острым углом

к горизонталям, не пересекая одну и ту же горизонталь дважды.

Желательно осушители располагать параллельно квартальной сети

и без поворотов. Образуемые при таком размещении участки меж­

ду каналами удобны для проведения лесохозяйственных работ.

Осушители не должны, по возможности, пересекать квартальные

просеки и дороги, так как в местах пересечения необходимо устра­ ивать мосты или укладывать трубы для переезда через каналы. В

целях уменьшения поступления талой и дождевой воды на квар­

тальные просеки или дороги осушительные каналы необходимо

103

проводить С верховой (по уклону) стороны просек или дорог. Как установлено исследованиями Х.А. Писарькова, при систематичес­

ком осушении внутри квартальные осушители можно, не снижая

нормы осушения, не доводить до просек, если по ним проложены

каналы. Проходящий по просеке канал обеспечивает осушение при­ легающих территорий по обе стороны от него. Для лучшего транс­

портного освоения территории осушители, располагаемые вдоль

просек, желательно устраивать на всю длину последних (рис. 35).

J!

11

1/

Рис. 35. Схема размещения осушительных каналов при систематическом

осушении участка

в зависимости от рельефа местности осушители можно подво­ дить к транспортирующим собирателям под разным углом, но в

собиратели желательно вводить их под углом 60-900.

Для уменьшения поступлени~ в реки продуктов твердого стока

и снижения З6шления рек регулирующие каналы целесообразно вво­

дить в реки под острым углом, сводя в специальные собиратели,

устраиваемые в направлении течения реки. Такие собиратели вы­

полняют функции илоуловителей для сбора твердого стока.

Н а г о р н ы е к а н а л ы служатдля перехвата поверхностных

вод, преимущественно при заболачивании делювиальными водами.

104

ИХ располагаюг по границам осушаемых участков с верховой сторо­

ны в направлении, параллельном осушителям. Глубина нагорных ка­ налов принимается близкой к глубине осушителей.

Л о в ч и е к а н а л ы применяют для перехвата грунтовых вод.

В условиях грунтово-напорного типа водного питания их располага­

ют так же, как и нагорные каналы. Глубина каналов должна быть в 1,5-2 раза больше глубины осушителей и может достигать 2,5-3,0 м.

тянугых понижений рельефа (тальвегов). Их размещают в виде оди­

ночных или нескольких каналов по тальвегам и применяют при вы­

борочном (в отличие от систематического) осушении или для улуч­ шения действия систематической осушительной сети. Глубина кана­

лов принимается равной глубине осушителей для данных условий.

С о б и р а т е л и необходимо располагать по наиболее низ­ ким местам рельефа, а в условиях ровного склона - вдоль квар­

тальных просек с верховой стороны.

воды из собирателей и транспортировки (пропуска) ее в во­ доприемники. Магистральные каналы располагаюг по наиболее низ­ ким местам рельефа. При осушении болот, учитывая осадку торфа,

транспортирующие собиратели и магистральные каналы следует

располагать в местах с наибольшей глубиной торфа. Магистраль­ ные каналы могут проходить за пределами территории гослесфонда, поэтому проекгирование их местоположения необходимо согласо-

8ЫВагь с организациями, которым принадлежат территории.

Осушительную сеть на плане начинают размещать с определе­

ния местоположения проводящих, а затем регулирующих каналов.

О г р а Д и т е л ь н ы е (защитные) каналы рекомендуется ус­

траивать для ограничения роста болот в стороны в целях предотв­

ращения заболачивания окружающих земель.

6.2. Определение расстояний между регулирующими

каналами

Расстояние между каналами регулирующей сети в значительной

степени определяет величину и скорость понижения почвенно-грун­ ТОВых вод на осушаемой площади. В природных условиях действие

105

осушительных каналов зависит от многих причин: от типа водного

питания, соотношения величин осадков и испарения, глубины залега­ ния водоупора на болотных почвах и харакгера подстилающего торф грунта, глубины осушителей, уклона поверхности осушаемых терри­

торий, порозности ПОЧВЫ И размера пор, состояния древостоя (сос­ тава, полноты, возраста, класса бонитета) и др. Все причины с необ­ ходимой точностью учесть сложно, поэтому в практике проек­

тирования осушительных систем используют несколько методов оп­

ределения расстояния между осушительными каналами.

понижения уровня грунтовых вод на требуемую глубину за опреде­

ленное время. Для расчета расстояния между каналами по этому

методу существует несколько формул. В условиях близкого залега­

ния водоупора, часто встречающегося при осушении земель в лес­

ном хозяйстве, наиболее совершенной является формула проф. Х.А.­

Писарькова, позволяющая кроме фильтрационных характеристик

грунта учитывать и расход влаги на суммарное испарение:

пор, м (рис. 22); t - время понижения уровня грунтовых вод, СУТ, на

величину h /- h2; 8 - удельная водоотдача; е - суммарное испарение,

м/сут; Pt - количество осадков, достигших почвы за время t , м. Удельную водоотдачу можно определить для минеральных почв

по формуле ГД. Эркина:

(87)

для торфян~х почв по формуле А.И.Ивицкого:

(88)

Известно, что чем больше водопроницаемость и водовмести­

мость грунта, тем выше водоотдача и большее количество воды

106

требуется отводить. Однако, определяя расстояние между канала­

ми, следует учитывать и расход влаги на суммарное испарение. При

его увеличении уменьшается потребность в отводе воды осушите­

лями. Поэтому повышенная водоотдача не всегда ведет к увеличе­

пию расстояния между осушителями. Например, при лесокультур­ пом освоении богатых торфяников можно ограничиваться редкой

сетью осушителей, так как лесные культуры в молодости доволь­ ствуются малой нормой осушения, а по мере развития с усилением

транспирации увеличивают суммарное испарение, способствуя по­

нижению грунтовых вод.

Л е с о в о Д с т в е н н ы й м е т о Д определения расстояния

между осушителями основан на выявлении изменения влияния осу­

шения на рост леса по мере удаления от каналов. Расстояние от

канала на участке, где производительность древостоя снижается на

один класс бонитета по сравнению с производительностью возле

канала, принимается за половину расстояния между осушителями.

Недостатком этого метода является то, что снижение влияния осу­ шения по мере удаления от осушителей происходит постепенно и

трудно установить предельную удаленность влияния осушения .

Даже в сходных лесорастительных условиях влияние осушения на рост будет распространяться по-разному в зависимости от глубины

осушителей, уклонов поверхности, состава и производительности

древостоя. Совершенно недопустим лесоводотсвенный метод

определения расстояний между осушителями по оценке эффектив­

ности осушения на участках, осушенных одиночными каналами.

т е х н и к о - э к о н о м и ч е с к и й м е т о Д определения

расстояния между осушителями выявляет наибольшую рен­

табельность средств, вкладываемых в осушение. Очень высокую

производительность древостоев можно получить при очень густой сети осушителей и дорогостоящем строительстве. Технико-экономи­

ческий метод не ставит целью максимальное увеличение

потенциально возможного прироста при данном богатстве почв. Его

задачей является наивыгоднейшее соотношение расходов на осу­

UIение и доходов от него. Такой метод требует точного прогнозиро­ вания изменения прироста на разных удалениях от каналов, что СЛОжно сделать. Это и является его недостатком.

К о м п л е к с н ы й м е т о Д предлагает определять рассто­

Яние на основе всех вышеизложенных методов или части их.

107

По мере интенсификации лесного хозяйства расстояния между

осушителями стали уменьшаться. В конце прошлого века расстоя­

ния между осушителями принимались равными 1067 м при глуби­ не их до 1,6 м. А.Д. Дубах в 50-х годах рекомендовал расстояния На сфагновых болотах в размере 300 м, на низинных - 300-500 м. В те же годы, когда началось широкое развитие работ по осушению лес­ ных земель, расстояния принимались до 300-400 м. В наСТОящее

время на основе исследований различных научных учреждений и

производственного опыта рекомендуются значительно меНЬШие

расстояния (табл. 18). При грунтово-напорном питании расстояние между осушителями, указанные в табл. 18, уменьшаются на 25-30%.

Снижаются на 20-25% упомянутые расстояния и при осушении

лесов зеленых зон, используемых для отдыха, а при осушении ле­

сопарков их следует уменьшать на 30-35 %.

Влияет на расстояние между осушителями и уклон местности. Располагая осушители под острым углом к горизонталям при укло­ нах 0,005-0,01, расстояния следует увеличить на 5-15 0/0.

Понижение уровня грунтовых вод на осушенных землях опреде­

ляется не только отводом воды осушительными каналами, но и рас­

ходом влаги на суммарное испарение. Величина испарения, как от­

мечалось в гл. 1, сильно меняется в разных зонах, уменьшаясь с севера на юг. Поэтому территория Российской Федерации разделе­

на на девять климатических зон (табл. 19). Х.А. Писарьков и А.Ф. Тимофеев, принимая расстояния между осушителями в централь­

ной зоне за 1, для остальных зон рекомендуют определять их с

учетом зональных коэффициентов. В табл. 19 приведены уточнен­ ные на основе последних исследований зональные коэффициенты.

Расстояния между каналами при осушении земель под сельскохо­

зяйственные кулыуры можно ориентировочно принимать по табл. 20.

Меньшие расстояния рекомендуются для условий грунтово-напорно­

го типа водного питания и водоупорных подстилающих грунтов.

• 6.3. Продольный профиль каналов

Допустимая скорость движения воды в

к а н а л ах. Вода в незакрепленных руслах каналов, взаимодействуя

при движении с дном и стенками (откосами) каналов, разрушает их,

108

1Н1Я между осушите-

ЛЯМlt , м

1. Сосняки, ельники, с.неlllанные леса в условuя.х низинного II начальной

11. Сосняки, еЛЬНllКll lt смешанные леса в условllЯХ переходной II Jючальноi/ стадии верхового типов заболачивания:

1l1. Сосняки V-Va классов БО}/lIInеmа с золыюстыо торфа более 3%

а) сфагновые 1,0 Торф 100-110