Статья: Планировка земель на просадочных грунтах

УДК 631.6

Ташкентский институт ирригации и мелиорации, Ташкент, Республика Узбекистан

ПЛАНИРОВКА ЗЕМЕЛЬ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

Р.А. Мурадов

В настоящее время при проектировании планировочных работ проектные отметки поверхности карт назначаются независимо от степени подверженности грунтов просадкам. Поэтому исследования автора были посвящены решению данной проблемы. Планировка поливных участков способствует снижению поливных норм; улучшению условий проведения и автоматизации полива; облегчению задачи оптимального расположения борозд и временных оросителей; созданию условий для применения высокой механизации сельскохозяйственных работ, а также повышению урожайности. Ныне в практике применяются три вида планировки поверхности орошаемой площади: горизонтальная, топографическая и наклонная.

Горизонтальная планировка поверхности орошаемых земель чаще всего применяется на рисовых массивах и мелком лиманном орошении.

При топографической планировке поверхность минимально подвергается нарушениям, сохраняется уклон и криволинейный профиль участка. Исправления касаются исключительно микрорельефа, тогда как основной рельеф поля, как правило, не затрагивается планировочными работами.

Переход на высшую ступень организации сельскохозяйственного производства с более высоким уровнем технической базы и более совершенной формой организации труда и эксплуатации орошаемых земель требует обширного внедрения третьего вида планировки, т. е. наклонного.

Имеются ряд методик по проектированию и реализации наклонной поверхности на орошаемом поле [1-6].

Впервые проектирование под наклонную поверхность было изложено В. Н. Мартенсоном [1]. В основе составления проекта планировки по этому методу лежит определение общего уклона поверхности по длине и по ширине планируемой поверхности, которые определяются по ровности крайних отметок по створам продольного и поперечного направлений. Эта наклонная плоскость не дает сразу баланса объемов грунта по срезке и насыпи, т. к. при определении уклонов продольного и поперечного направлений не учитываются промежуточные отметки естественной поверхности. В дальнейшем баланс объемов земляных масс дополняется дополнительными расчетами и корректировкой проектной поверхности.

Метод проектирования рельефа под линейную поверхность был разработан А. Н. Ляпиным [2]. Проектировщик предварительно изучает естественный рельеф планируемого участка по топографическому плану и назначает границы делянок, которые будут спланированы под линейную поверхность. Границы этих делянок назначаются так, чтобы они приспособились к основным формам естественного рельефа. Процесс составления проектов планировки рельефа этим методом сопровождается громоздкими арифметическими расчетами, а теоретическая основа данного метода имеет много условностей и неприменима для ЭВМ.

Предлагаемые Р. Х. Базаровым [3] методики проектирования поверхности поливного участка под наклонную плоскость дают возможность разбивать участок на несколько самостоятельных делянок, сопрягающихся между собой и имеющих свою проектную поверхность сравнения. Назначение проектной поверхности участка (делянки) при любом методе проектирования производится в увязке с отметками горизонта воды в оросителе, т. е. на 5-10 см ниже. Данные методики позволяют назначать уклоны воды с учетом минимизации земляных работ, с оптимальными гидравлическими параметрами ирригационной сети, а также при различной конфигурации поливного участка.

Однако в методе планировки Р. Х. Базарова не учитывается устойчивость плоскости ввиду просадки почвогрунтов на фоне минимизации земляных работ, что весьма важно в условиях переходного периода. При проектировании по методике ФАО [7] также не учитывается просадочность почвогрунтов.

Важно отметить, что в разработанных выше методиках не учитываются вопросы просадки почвогрунтов и минимизации объемов земляных работ при различной конфигурации орошаемого поля. Поэтому исследования автора были посвящены решению данной проблемы.

Просадочность грунтов оказывает огромное влияние на качество планировочных работ, поэтому на стадии проектирования важно учесть данный феномен (рисунок 1).

Рисунок 1 - Динамика изменения уровня земли

Согласно данному рисунку, как показало контрольное нивелирование ранее спланированной поверхности, в результате просадок проектные отметки поверхности орошаемых полей в зонах насыпи значительно снижены, тогда как в зонах срезки происходит незначительное выпучивание. К примеру, на площадях подсыпок грунта просадки составляли 10-15 см, а на контурах срезок наблюдались выпучивания на 2-5 см. Наряду с этим первоначальные проектные отметки оросительных каналов оказались несколько завышенными, так как не учитывались просадочные явления выровненного поля. Расчеты показали, что пренебрежение просадочными явлениями при проектировании планировки земель (особенно капитальной) приводит к необходимости проведения в конце вегетационного периода повторной планировки со средним объемом 180-220 м3/га.

Автором была разработана методика составления проектов капитальной планировки на орошаемых землях, состоящая из следующих шагов:

- определяется сумма существующих отметок квадратов всего планируемого участка:

;

- устанавливается средняя отметка поверхности планируемого участка:

;

- определяется координата центра поля, на которой должна располагаться средняя отметка поверхности планируемого участка:

; ,

где и - номера столбцов и рядов относительно координатной сети;

- площадь командования;

- коэффициент целостности рассматриваемой площади командования;

- путем проведения прямой через центр поля параллельно оси ординат рассматриваемая делянка делится на два участка, где определяются их средняя отметка и местоположение:

; ;.

; ; ,

где , - количество отметок (точек) на рассматриваемом участке.

Производится проверка расчетов , и определяется уклон по оси у:

;

- путем проведения прямой через центр поля параллельно оси абсцисс рассматриваемая делянка делится на два участка, на которых также определяются их средняя отметка и местоположение:

; ; .

И соответственно:

; ; ,

где , - количество отметок (точек) на рассматриваемом участке.

Производится проверка расчетов , и находится уклон по оси х:

;

- определение маячных проектных отметок планируемой делянки позволяет провести плоскость, дающую минимум работы по срезке и насыпи, т. к. она как бы копирует естественную поверхность планируемой площади:

.

Данная маячная плоскость не учитывает объемы усадки и выпучивания грунтов, поэтому необходимо внести коэффициент, учитывающий разницу изменения плотности грунта:

,

где - существующая и начальная средняя плотности грунта, кг/м3;

- определим приращение к маячной плоскости с учетом просадочности или выпучивания почвогрунтов по следующей зависимости:

.

Последняя зависимость (формула), полученная автором, рекомендуется для проектирования планировки поливных участков под наклонную плоскость, имеющих любую конфигурацию, с учетом просадочности (выпучивания) почвогрунтов.

Данная методика позволяет точно определить величину приращения для каждой из точек при применении компьютеров и соответствующего программного обеспечения, но реализация данной методики несколько усложнена ввиду неприспособленности лазерного оборудования и большого объема ручного труда. Поэтому следующим этапом исследований являлось на основе разработанной методики совершенствовать технологию планировки. капитальный планировка земляной орошаемый

Корни из среды своего обитания поглощают воду и другие питательные вещества: азот, калий, магний, фосфор, железо и др. элементы, способствующие формированию строения растения и его плодоношению. Поэтому создание необходимых условий для развития корневой системы играет важную роль в получении высоких урожаев. Анализ работ по проведению лазерной планировки в зарубежных источниках показывает необходимость проведения наряду с планировкой глубокого рыхления.

В рамках проекта ПРООН LRF001961 «Содействие повышению потенциала Фонда мелиоративного улучшения орошаемых земель» на территории фермерского хозяйства «Азамат тажрибакор» ассоциации водопользователей «Янгиабад» Сырдарьинской области были апробированы следующие технологии (таблица 1).

Таблица 1 - Перечень технологий, примененных на демонстративном поле

Согласно таблице 1, в условиях переходного периода наиболее эффективным оказался второй способ. При проведении первого глубокого рыхления глубина погружения рыхлителя устанавливается как:

.

Максимальная глубина срезки определяется из карты работ. Для снижения расхода горюче-смазочных материалов и износа техники можно назначить несколько глубин рыхления согласно карте земляных работ планируемого участка.

Таблица 2 - Динамика плотности почвогрунтов до и после рыхления В т/м3

Назначение глубины рыхления по формуле (1) позволяет обеспечить равномерную плотность почвогрунта по всей глубине срезки на планируемом поле. Нижеприведенная таблица (таблица 2) показывает распределение плотности по глубине до и после проведения глубокого рыхления. Анализ таблицы указывает на то, что после проведения глубокого рыхления происходит выравнивание плотности почвогрунта по всей глубине.

При проведении второго рыхления по противоположной диагонали глубина погружения рыхлителя определяется:

.

Установка рыхлителя на глубину позволяет создать однородный слой почвы для последующей корректирующей планировки. Результаты опытов по изменению плотности после лазерной планировки и второго рыхления по диагонали приводятся в таблице 3.

Таблица 3 - Динамика плотности почвогрунтов до и после второго рыхления В т/м3

Анализ таблицы 3 указывает на стабилизацию плотности по глубине, которая после корректирующей лазерной планировки варьирует в пределах 1,37-1,42 т/м3.

Изменение уровня земли при соблюдении усовершенствованной методики планировки земель приводится на рисунке 3.

Сравнение данной диаграммы с рисунком 1 показывает, что:

- формирование плоскости без учета просадочных свойств грунта приводит к некачественной планировке земель. Поэтому разработанная автором методика позволяет сформировать «зеркальное» отображение поверхности земли, способствующее равномерному уплотнению грунта после проведения глубокого рыхления;

- проведение планировочных работ в осенний период способствует как промывке почвогрунтов, так и их уплотнению. Т. е. к первому поливу плотность грунтов составляет 65-80 % средней плотности пахотного слоя;