Курсовая работа: Проектирование осушительно-оросительной системы на переувлажнённом участке с севооборотом в условиях Ленинградской области Гатчинского района

Водопроницаемость почв (особенно глинистых) при переувлажнении `уменьшается. Удаление избытка воды `усиливает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов и элементы питания становятся до тупными для растений. Деятельность микроорганизмов усиливается за счет увеличения газообмена, т. Е. связи газовой среды почв с атмосферой. Объем воздуха в корнеобитаемом слое почвы, по А. Н. Костякову, должен составлять не менее 15-20% объема пор при возделывании трав, 20-30% при возделывании зерновых и не менее 35-40% при возделывании корнеплодов.

Такое содержание воздуха определяет максимальную влажность почвы:

при выращивании трав она равна 70-85% пористости, зерновых 70-80%, корнеплодов 60-65%.

Под влиянием осушения почвы оструктуриваются, образуются трещины, а вследствие этого увеличиваются порозность и водопроницаемость почв. Такие почвы лучше поглощают атмосферные осадки. Благодаря этому осушение регулирует влажность во времени: в засушливые периоды осушаемые почвы влажнее старопахотных, а в дождевые - наоборот. Осушение земель повышает их температуру на 2-6°С, что весьма важно для сроков посева сельскохозяйственных культур.

Основная задача регулирования водного режима в зоне избыточного.

Норма осушения зависит отклиматических показателей, характера использования мелиоративных земель. Типа почв, фазы развития растений.

Таблица: Нормы осушения для различных периодов вегетации

Примечание:1. Меньшие значения соответствуют влаголюбивым культурам с мелкой корневой системой и лёгким почвам. 2. После выпадения осадков соответствующая норма осушения должна быть достигнута за 4-5 суток, иначе подтопление корневой системы растений приведёт к экономически неоправданным потерям урожая.

На тяжелых почвах при глубоком положении грунтовых вод переувлажнение земель наблюдается вследствие накопления воды на поверхности почвы или в пахотном слое. В этом случае влагообмен с нижележащими слоями и грунтовыми водами незначительный. Запасы влаги в почве можно регулировать путем изменения обмена поверхностной воды. Недостаток влаги на тяжелых почвах в засушливые периоды можно восполнить только орошением. В отличие от легких почв режим осушения на тяжелых характеризуется оптимальной влажностью.

Таблица: Оптимальная влажность почвы, % от полной влагоёмкости

Превышение оптимального количества влаги отрицательно влияет на развитие сельскохозяйственных культур. Нарушение водного режима может произойти вследствие подтопления корнеобитаемого слоя почвы и затопления культур.

Под подтоплением понимается подъем уровня грунтовых вод, создающий неблагоприятные условия для развития корневой системы растений.

Увлажнение почвы до полной влагоемкости при повышении уровня грунтовых вод к поверхности снижает урожаи сельскохозяйственных культур. Например, переувлажнение почвы в течение 3 суток приводит к уменьшению урожая ячменя на 10%, 5 суток - на 25%, 10 суток - до 40%.

Переувлажнение почвы на протяжении 20-25 суток вызывает полную гибель урожая. Поэтому для сохранения жизнедеятельности растений уменьшение нормы осушения до 0,2 м допускается не более чем на 3-5 суток.

При регулировании водного режима осушительная система должна обеспечить сброс избыточной воды из корнеобитаемого слоя почвы и подпахотных слоев в сроки, не допускающие уменьшения урожаев сельскохозяйственных культур. В случае интенсивного водного питания эта система не должна допускать подъем уровней грунтовых вод на время, превышающее нормативное. Освобождение пахотного слоя почвы до 30 см от избыточной воды в вегетационный период для зерновых должно обеспечиваться за 1-2 суток, овощных культур - 1-1.5, многолетних трав - 2-3 суток. Из подпахотного слоя 30-80 см избыток воды в вегетационный период необходимо удалить в течение последующих 6-8 суток независимо от вида сельскохозяйственных культур.

Большое влияние на урожай сельскохозяйственных культур может оказывать затопление растений. Затопление водой поверхности почвы и растений на ней нарушает сообщение почвенного воздуха с атмосферным, газообмен и дыхание корневой системы сельскохозяйственных культур.

При длительном затоплении корни начинают задыхаться от недостатка кислорода и избытка углекислоты, которая получается в процессе дыхания.

Например. Озимая рожь погибает при затоплении в течение 8-10 суток, пшеница - 7-8, ячмень - 5-6, овес -10 суток. Даже односуточное затопление полевых культур вызывает резкое снижение урожаев. Поэтому во избежание гибели или снижения урожаев затопление паводковыми весенними водами полей, занятых озимыми культурами, вообще недопустимо. В случае отсутствия озимых посевов поля могут затапливаться на протяжении 10-15 суток. Однако к началу сева растений эти поверхностные воды нужно удалить, а пахотный слой освободить от избытка влаги. Весеннее затопление многолетних трав в зависимости от их вида допустимо в течение 5-25 суток.

В вегетационный период затопление зерновых культур дождевыми водами допускается в течение 0,2-0,5 суток, овощных 0,2-0,25, пастбищ 0,75-0,8, сенокосов 1-1,5 суток.

Кроме того, на мелиорируемых землях должны быть созданы условия для обработки земель и растений в вегетационный период, посева сельскохозяйственных культур весной и вывоза урожая осенью. В целях повышения коэффициента земельного использования мелиоративные системы необходимо строить так, чтобы они занимали как можно меньшую площадь сельскохозяйственных угодий. Осушительная система должна быть экономичной, долговечной, удобной в эксплуатации и применении механизации и автоматизации процессов регулирования водно-воздушного режима.

Влажность осушаемых почв зависит от глубины залегания грунтовых вод, являющихся источником водообеспечения растений. Нормой осушения называется глубина стояния (от поверхности земли) уровня грунтовых вод, при которой в корнеобитаемом слое почвы создаются нормальные условия для роста растений. При отсутствии необходимых гидрофизических характеристик норму осушения можно рассчитать по уравнению А.И. Ивицкого:

,м (9)

где: в, А, с, m, h - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

(10)

(11)

m=1,6; A = 0,6…0,7; h=0,01

где: щ - оптимальная влажность почвы, % от полной влагоемкости; ?d, ?Pef - соответственно сумма дефицитов влажности воздуха, мб и сумма атмосферных осадков, мм за период, для которого рассчитывается оптимальный уровень грунтовых вод или норма осушения при заданной оптимальной влажности. В нашем случае рассчитываем среднюю норму осушения за вегетационный период. Расчет производим в табличной форме.

Расчет нормы осушения

На основании проведенных выше расчетов норму осушения принимаем максимальной, но не менее 0,6 м. В нашем примере за проектную норму осушения принимаем норму осушения многолетних трав, равной Н=0,64 м. Все дальнейшие расчеты производим по принятой проектной норме осушения. Производство работ на осушаемых землях требует соблюдения следующих условий:

1. Поля должны быть правильной формы с соотношением сторон 1:3 или 1:4 при длине гона техники не менее 400 м;

2. Для обеспечения проходимости сельскохозяйственной техники уровень грунтовых вод должен быть на глубине не менее 0,4…0,6 м. от поверхности земли.

5. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ ОСУШЕНИЯ МЕЛИОРИРУЕМОГО УЧАСТКА

Способы осушения определяют систему конкретных гидромелиоративных, агромелиоративных и других устройств, с помощью которых технически решается задача ликвидации переувлажнения почвенного слоя, а также создания в нем необходимого водно-воздушного режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Выбор того или иного способа осушения или комплекса способов определяется:

1) принятым методом или несколькими методами осушения; 2) намечаемым сельскохозяйственным использованием осушаемой площади; 3) водопроницаемостью почвогрунтов; 4) технико-экономическими соображениями.

Таблица: Методы и способы осушения земель в зависимости от типов водного питания

Решающим должен быть фактор создания долговечных и надежных осушительных систем, обеспечивающих необходимую влажность почвы. Этим требованиям больше всего отвечает закрытый дренаж, который и следует считать основным способом осушения. На основании проведенного анализа установлено, что в курсовом проекте преобладает атмосферный тип водного питания. Следовательно, в качестве метода осушения принимаем ускорение поверхностного стока, в качестве способа осушения проектируем закрытый горизонтальный дренаж.

6. УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЫТОЙ МЕЛИОРАТИВНОЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

6.1 Элементы осушительных систем

Закрытой называют такую мелиоративную осушительную систему, у которой постоянная регулирующая сеть и коллекторы, непосредственно принимающие и отводящие воду с определенной площади, проложены под поверхностью земли в виде труб или закрепленных полостей. Остальные элементы закрытой сети могут быть и открытыми.

В состав закрытой мелиоративной осушительной системы входят:

1. постоянная регулирующая сеть - дрены (систематическая, выборочная, разреженная);

2. временная регулирующая сеть - агромелиоративные и агротехнические мероприятия (кротование, бороздование, устройство ложбин и т.д.);

3. проводящая сеть - коллекторы различных порядков, открытые проводящие каналы;

4. оградительная сеть - нагорно-ловчие каналы и дрены;

5. водоприемник - реки, ручьи, озера, крупные магистральные каналы и др.; 6. дороги и сооружения (устья коллекторов, смотровые колодца, мосты, шлюзы и т.д.).

Назначение регулирующей (постоянной и временной) сети осушительной системы заключается в понижении уровня почвенно-грунтовых вод на необходимую глубину и своевременном отводе излишних поверхностных вод. В комплексных осушительно-увлажнительных системах регулирующая сеть одновременно является и увлажнительной (при подпочвенном способе увлажнении). Проводящая сеть в односторонних осушительных системах должна принимать воду от регулирующей и отводить ее с осушаемой территории в водоприемник. В осушительно-увлажнительных системах проводящая сеть служит для подачи воды к регулирующей сети. Оградительная сеть перехватывает приток поверхностных и грунтовых вод с вышележащей части водосбора. В комплексных мелиоративных системах при наличии источника увлажнения эта сеть служит в качестве водопроводящих каналов. Систематическая закрытая сеть проектируется обычно при равнинном рельефе местности, выборочная - при осушении отдельных избыточно увлажненных участков, разбросанных среди земель, не требующих осушения, а разреженная сеть - в сочетании с агромелиоративными и агротехническими мероприятиями.